Diagnostik bei Kindern mit primärer Mikrozephalie

Zeitschrift für Neurologie des Kindes- und Jugendalters und ihre Grenzgebiete · 12. Jg. A 58655
01
2013
Official Journal of the Academy of Education of the Society for Neuropediatrics
(Gesellschaft für Neuropädiatrie)
Herausgeber: F. Aksu, Datteln
Originalien / Übersichten
Primäre Mikrozephalie
Klinik
Assoziierte Symptome
Angeborene Immundefekte
Genetik
Diagnostik
Mitteilungen
Personalia
Buchbesprechung
Kongresse
Vorschau
www.neuropaediatrie-online.com · NLM: http://locatorplus.gov
Wissenschaftlicher Beirat: H. Bode, Ulm · E. Boltshauser, Zürich · C. G. Bönnemann, Philadelphia · U. Brandl, Jena ·
H.-J. Christen, Hannover · F. Ebinger, Paderborn · S. Friedrichsdorf, Minneapolis/St. Paul · Jutta Gärtner, Göttingen
· F. Heinen, München · G. F. Hoffmann, Heidelberg · C. Hübner, Berlin · O. Ipsiroglu, Vancouver · R. Korinthenberg,
Freiburg · G. Kurlemann, Münster · E. Mayatepek, Düsseldorf · P. Meinecke, Hamburg · B. Neubauer, Gießen · C.
Panteliadis, Thessaloniki · Barbara Plecko, Zürich · Ulrike Schara, Essen · B. Schmitt, Zürich · Maja Steinlin, Bern ·
Sylvia Stöckler-Ipsiroglu, Vancouver · V. Straub, Newcastle upon Tyne · Ute Thyen, Lübeck · Ingrid Tuxhorn,
Cleveland · S. Unkelbach, Volkach/Main · T. Voit, Paris · B. Wilken, Kassel · B. Zernikow, Datteln · Redaktion: F. Aksu,
Datteln · M. Blankenburg, Stuttgart · S. Friedrichsdorf, Minneapolis/St. Paul · Angela M. Kaindl, Berlin
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* SEGA: Patienten ab 3 Jahren, die eine therapeutische Maßnahme benötigen, für die aber ein chirurgischer Eingriff nicht angemessen ist.
** AML: Erwachsene Patienten, bei denen ein Komplikationsrisiko vorliegt (aufgrund von Faktoren wie Tumorgröße, vorhandenes Aneurysma oder multiplen bzw. beidseitigen Tumoren), die jedoch nicht gleich operiert werden müssen.
1 Fachinformation Votubia, Oktober 2012.
7PUVCJB®NHNHNH5BCMFUUFO8JSLTUPGG Everolimus. ;VT Jede Tablette enth.: Arzneilich wirksamer Bestandt.: 2,5 mg/5 mg/10 mg Everolimus. Sonst. Bestandt.: Butylhydroxytoluol, Magnesiumstearat, Lactose-Monohydrat, Hypromellose,
Crospovidon Typ A, Lactose. "OX Erwachsene Patienten mit renalem Angiomyolipom assoziiert mit einer tuberösen Sklerose (TSC), bei denen ein Risiko für Komplikationen vorliegt (aufgrund von Faktoren wie Tumorgröße oder vorhandenem Aneurysma
oder multiplen bzw. beidseitigen Tumoren), die jedoch nicht unmittelbar operiert werden müssen. Patienten ab 3 Jahren mit subependymalem Riesenzellastrozytom (SEGA) aufgrund einer tuberösen Sklerose (TSC), die eine therapeutische Maßnahme
benötigen, für die aber ein chirurgischer Eingriff nicht angemessen ist. (FHFOBO[ Überempfindlichkeit gegen den Wirkstoff, andere Rapamycin-Derivate oder einen der sonstigen Bestandt. /FCFOX Sehr häufig: Infektionen (inkl. Infektionen der
oberen Atemwege, Sinusitis, Otitis media, Nasopharyngitis sowie ein Fall von Herpes zoster), Hypercholesterinämie, Stomatitis (inkl. Mundulzera, aphthöse Stomatitis, Zahnfleischschmerzen, Glossitis und Lippenulzera). Häufig: Thrombozytopenie,
Anämie, Leukopenie, Neutropenie, Krampfanfälle, Hypertriglyzeridämie, Hyperlipidämie, Hypophosphatämie, verminderter Appetit, Kopfschmerzen, Dysgeusie, Konjunktivitis, Hypertonie, Blutungen, Husten, Gastritis, Durchfall, Erbrechen, Übelkeit,
Gingivitis, abdominale Schmerzen, Blähungen, Obstipation, Hautausschlag (inkl. Erythem, erythematöser Hautaus schlag, makulärer Hautausschlag, makulopapulöser Hautausschlag und generalisierter Hautausschlag), Akne, akneförmige
Dermatitis, Hauttrockenheit, Pruritus, Alopezie, Proteinurie, Amenorrhoe, Anstieg des luteinisierenden Hormons, unregelmäßige Menstruation, verzögerte Menstruation, Menorrhagie, Vaginalblutungen, Ovarialzysten, Müdigkeit, Pyrexie, Reizbarkeit,
Laktatdehydrogenase im Blut erhöht, Gewichtsverlust. Gelegentl.: Hypersensibilität, Schlaflosigkeit, Unruhe, Aggression, Pneumonitis (inkl. interstitielle Lungenerkrankung, Lungeninfiltration, pulmonal-alveoläre Blutung, Lungentoxizität und Alveolitis),
Angioödem, Rhabdomyolyse, Gangstörung. Weitere Nebenwirkungen unter Everolimus: Hepatitis-B-Reaktivierung (auch mit tödl. Ausgang), Nierenversagen (einschl. letalem Ausgang), Erhöhung des Serumkreatinins, Herzinsuffizienz, Lungenembolie,
tiefe Venenthrombose, Wundheilungsstörungen, Hyperglykämie. 8BSOIJOXFJT Enthält Lactose. 8FJUFSF"OHBCFOSiehe Fachinfo. 7FSTDISFJCVOHTQþJDIUJH4UBOEOktober 2012 (MS 10/12.4) /PWBSUJT1IBSNB(NC)3PPOTUS/àSOCFSH
Tel.: (09 11) 273-0, Fax: (09 11) 273-12 653. www.novartis.de
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Zeitschrift für Neurologie des Kindes- und Jugendalters und ihre Grenzgebiete
Offizielles Organ
der Fortbildungsakademie der
Gesellschaft für
Neuropädiatrie e. V.
Heft 1/2013
Impressum
Herausgeber: F. Aksu, Datteln
Redaktion: F. Aksu (verantwortlich)
· M. Blankenburg, Datteln · S.
Friedrichsdorf, Minneapolis/St. Paul
· Angela M. Kaindl, Berlin
Inhalt · Contents
Editorial · Editorial
Primäre Mikrozephalie
Primary microcephaly
A. M. Kaindl ........................................................................................... 4
Originalien/Übersichten · Original/Review articles
Primäre autosomal-rezessive Mikrozephalie (MCPH)
Autosomal recessive primary microcephaly (MCPH)
N. Krämer, D. J. Morris-Rosendahl, A. M. Kaindl ....................... 5
Wissenschaftlicher Beirat:
H. Bode, Ulm · E. Boltshauser, Zürich
· C. G. Bönnemann, Philadelphia ·
U. Brandl, Jena · H.-J. Christen,
Hannover · F. Ebinger, Paderborn
· S. Friedrichsdorf, Minneapolis/
St. Paul · Jutta Gärtner, Göttingen · F. Heinen, München · G. F.
Hoffmann, Heidelberg · C. Hübner,
Berlin · O. Ipsiroglu, Vancouver
· R. Korinthenberg, Freiburg · G.
Kurlemann, Münster · E. Mayatepek,
Düsseldorf · P. Meinecke, Hamburg ·
B. Neubauer, Gießen · C. Panteliadis,
Thessaloniki · Barbara Plecko, Graz
· Ulrike Schara, Essen · B. Schmitt,
Zürich · Maja Steinlin, Bern · Sylvia
Stöckler-Ipsiroglu, Vancouver · V.
Straub, Newcastle upon Tyne · Ute
Thyen, Lübeck · Ingrid Tuxhorn,
Cleveland · S. Unkelbach, Volkach/
Main · T. Voit, Paris · B. Wilken,
Kassel · B. Zernikow, Datteln
Layout: Atelier Schmidt-Römhild
Primäre Mikrozephalie und assoziierte Syndrome
Primary microcephaly and associated syndromes
D. Wieczorek ....................................................................................... 13
Mikrozephalie und angeborene Immundefekte
Diagnostik bei Kindern mit primärer Mikrozephalie
Anschrift von Verlag und
Anzeigenverwaltung:
Max Schmidt-Römhild KG,
Hausadresse: Mengstraße 16, 23552
Lübeck, Großkundenadresse: 23547
Lübeck, Telefon: 0451/7031-01
Fax 0451/7031-253, E-mail:
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Diagnosis in children with primary microcephaly
Erscheinungsweise: 4x jährlich
Januar, April, Juli, Oktober
D. Wieczorek, H. von Bernuth, J. B. Hennermann,
R. John, C. Bührer, A. M. Kaindl...................................................... 38
Bezugsmöglichkeiten: Einzelheft
€ 12,– zzgl. Versandkosten;
Jahresabonnement € 46,– zzgl.
Versandkosten (€ 3,– Inland,
€ 6,50 Ausland)
Microcephaly and primary immunodeficiency
S. Kenzel, K. Eirich, D. Schindler, H. v. Bernuth ........................ 20
Moderne genetische Methoden zur Untersuchung
von Patienten mit Mikrozephalie
Anzeigenpreisliste:
Nr. 1 vom 1. Dezember 2001
R. Abou Jamra .................................................................................... 51
Namentlich gekennzeichnete
Beiträge brauchen sich nicht
unbedingt mit der Meinung des
Herausgebers und der Redaktion
zu decken.
Mitteilungen · Communications
Für unverlangt eingesandte Beiträge und Fotos lehnt der Verlag die
Verantwortung ab.
Current genetic investigation methods
in microcephaly patients
Titelbild:
Faziale Dysmorphien
und MRT-Befunde
von Patienten mit
Seckel-Syndrom und
CEP152-Mutationen,
(D. Wieczorek, 2013)
Anschrift der Redaktion: Redaktion
Neuropädiatrie, Vestische Kinderund Jugendklinik Datteln, Postfach
1351, D-45704 Datteln, Telefon
02363/975 230, Fax 02363/975 393,
E-mail: [email protected]
Personalia · Personalia .................................................................. 58
Buchbesprechung · Book review ............................................... 58
Kongresse · Congress announcements ................................... 58
Vorschau · Preview .......................................................................... 59
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© 2013 Die Zeitschrift und alle
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ISSN 1619-3873
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Editorial
Primäre
Mikrozephalien
Die vorliegende Ausgabe von „Neuropädiatrie in Klinik und Praxis“ befasst
sich mit dem Schwerpunktthema „Primäre Mikrozephalie“ und greift damit
ein Symposium-Thema der letzten Tagung der Gesellschaft für Neuropädiatrie
in Münster auf.
Mikrozephalie bezeichnet das klinische Zeichen eines signifikant reduzierten Kopfumfangs. Liegt eine Mikrozephalie bereits bei Geburt vor, so
bezeichnet man diese als kongenital
oder primär. Eine solche primäre Mikrozephalie tritt bei über 400 verschiedenen
Krankheitsentitäten und weltweit mit einer Inzidenz von 1 bis 150 pro 100.000
Lebendgeburten auf. Verbesserungen der
Diagnostik und des Verständnisses der
Pathogenese haben in den vergangenen
Jahren zu einer deutlichen Zunahme
bekannter Mikrozephalie-Erkrankungen
geführt. Auch werden zunehmend klinische und genetische Heterogenität
sowie Phänotyp-Überschneidungen bei
verschiedenen genetisch-bedingten Mikrozephalien offensichtlich.
In den nachfolgenden Übersichtsarbeiten präsentieren wir einen kleinen
Ausschnitt dieses umfassenden, klinisch
und wissenschaftlich relevanten The-
mengebiets der Neuropädiatrie. Wir
stellen als Prototyp einer ‚isoliert’ auftretenden kongenitalen Mikrozephalie
die Primäre autosomal-rezessive Mikrozephalie im Beitrag von Frau Dr. Krämer (Kinderneurologie und Institut für
Zell- und Neurobiologie, Charité – Universitätsmedizin Berlin) und Koautoren
vor. Diese Form der Mikrozephalie weißt
sowohl im Bezug auf ihre Klinik als auch
ihre genetischen Ursachen Überschneidungen mit Krankheitsentitäten auf, die
durch Kombination von Mikrozephalie
und Kleinwuchs geprägt sind. Insbesondere auf das Seckel-Syndrom und den
mikrozephalen osteodysplastischen primordialen Kleinwuchs geht Frau Prof.
Wieczorek (Humangenetik, Universität
Essen) in ihrem Beitrag „Primäre Mikrozephalie und assoziierte Syndrome“ ein.
Ursachen einer primären Mikrozephalie, zu denen auch DNA-Reparaturdefekte und Stammzell-Proliferationsdefekte
gehören, können sich mit denen von Immundefekten überschneiden. Somit ist
bei Patienten mit Mikrozephalie die aufmerksame Suche nach einem Immundefekt indiziert. Die gezielte Überprüfung
des Immunsystems und dabei insbesondere der Chromosomeninstabilität kann
entscheidende Hinweise auf die genetische Ursache der Mikrozephalie liefern.
Frau Dr. Kenzel (Pädiatrische Pneumologie und Immunologie, Charité – Universitätsmedizin Berlin) und Koautoren
stellen in ihrem Beitrag entsprechende
Erkrankungen vor.
Für die Diagnostik der primären Mikrozephalie stehen mehrere, zum Teil kostenintensive und für das betroffene Kind
sowie seine Familie belastende Untersuchungsmethoden zur Verfügung. Wir
stellen in unserem Beitrag „Diagnostik
bei Kindern mit primärer Mikrozephalie“
aus Sicht verschiedener Spezialgebiete der Pädiatrie und der Humangenetik einen Vorschlag zur diagnostischen
Herangehensweise an ein Kind mit primärer Mikrozephalie vor. Die Thematik
wird abgerundet durch eine Übersicht
von Herrn PD Dr. Abou Jamra (Humangenetik, Universität Erlangen-Nürnberg)
über moderne genetische Methoden zur
Untersuchung von Patienten mit Mikrozephalie.
PD Dr. Angela M. Kaindl
Klinik für Pädiatrie
mit Schwerpunkt Neurologie
und Institut für Zellund Neurobiologie
Charité – Universitätsmedizin Berlin
4 Neuropädiatrie in Klinik und Praxis 12. Jg. (2013) Nr. 1
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Originalien/Übersichten
Primäre autosomal-rezessive
Mikrozephalie (MCPH)
N. KRÄMER1, 2, D. J. MORRIS-ROSENDAHL3, A. M. KAINDL1-2, 4*
1
Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt Neurologie, Charité – Universitätsmedizin Berlin,
Campus Virchow-Klinikum, Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
2
Institut für Zell- und Neurobiologie, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Campus Mitte,
Charitéplatz 1, 10115 Berlin
3
Institut für Humangenetik der Universitätsklinik Freiburg, Breisacherstr. 33, 79106 Freiburg
4
SPZ Neuropädiatrie, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Campus Virchow-Klinikum,
Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
Zusammenfassung
Abstract
Einleitung
Mikrozephalie ist ein häufiges, bei circa 2-3% der Bevölkerung auftretendes
klinisches Symptom, welches oftmals mit
einer geistigen Behinderung einhergeht.
Der Prototyp einer isolierten Mikrozephalie, die primäre autosomal-rezessive
Mikrozephalie (MCPH), ist eine genetisch
heterogene Erkrankung und wird klassischerweise definiert durch das Vorliegen
einer schweren, nicht progredienten Mikrozephalie bei Geburt, einer weitgehend
normalen Hirnarchitektur, einer mentalen
Retardierung und dem Fehlen weiterer
neurologischer Befunde oder schwerer
Fehlbildungen. Bei der MCPH ist die Mikrozephalie auf eine Volumenreduktion des
Gehirns zurückzuführen, welche insbesondere den zerebralen Kortex und damit
die graue Substanz betrifft. Als genetische Ursachen der MCPH wurden bislang
Mutationen in den neun Genen MCPH1
(MCPH1), WDR62 (MCPH2), CDK5RAP2
(MCPH3), CEP152 (MCPH4), ASPM
(MCPH5), CENPJ (MCPH6), STIL (MCPH7),
CEP135 (MCPH8) und CASC5 sowie die
Kopplung zu dem Genlokus 10q11.23-21.3
identifiziert. In dem vorliegenden Artikel
werden eine Übersicht über den aktuellen
Kenntnisstand der MCPH gegeben und
mögliche Differentialdiagnosen aufgeführt.
Microcephaly is a frequent clinical sign
affecting about 2-3% of the population
and is often associated with intellectual
disability. Autosomal recessive primary
microcephaly (MCPH), the prototype of
isolated microcephaly, is a genetically
heterogeneous disorder in which patients
typically exhibit severe, non-progressive
microcephaly at birth, a grossly normal
brain architecture, variable degrees of intellectual disability, but usually no further
neurological findings, gross malformations or dysmorphy. Their microcephaly is
a consequence of reduced brain volume,
which is evident particularly within the
cerebral cortex and thus results to a large
part from a reduction in grey matter. Genetic causes of MCPH subtypes include
mutations in the nine genes: MCPH1
(MCPH1), WDR62 (MCPH2), CDK5RAP2
(MCPH3), CEP152 (MCPH4), ASPM
(MCPH5), CENPJ (MCPH6), STIL (MCPH7),
CEP135 (MCPH8) and CASC5 as well as
linkage to the locus 10q11.23-21.3. Here,
we provide a timely overview of current
knowledge on MCPH and differential diagnosis.
Mikrozephalie bezeichnet das klinische
Symptom eines verkleinerten fronto-occipitalen Kopfumfangs von mindestens 2-3
Standardabweichungen unter dem altersund geschlechtsbezogenen Mittelwert
(oder < 3. Perzentile) und geht mit einer
Verringerung des Hirnvolumens sowie
meist mit einer mentalen Retardierung
einher. Eine Mikrozephalie kann genetisch
bedingt sein oder durch Umwelteinflüsse wie Alkohol, Drogen oder Infektionen
entstehen und wird je nach Zeitpunkt des
Auftretens in eine primäre (kongenitale)
oder sekundäre (postnatale) Form unterteilt (1, 2). Die Inzidenz einer primären
Mikrozephalie liegt nach weltweiten Geburtsregistern zwischen 1,3 und 150 pro
100,000 Lebendgeburten, abhängig von
der jeweiligen Population und der Mikrozephalie-Definition (Quelle: International
Clearinghouse for Birth Defects Surveillance and Research, 2006 report; http://
www.icbdsr.org/). Die Inzidenz der primären, nicht-syndromalen Mikrozephalien
beträgt circa 1:30,000 bis 1:250,000 Lebendgeburten (3).
Als Sonderform einer kongenitalen
Mikrozephalie prägte der italienische
Arzt Carlo Giacomini im 19. Jahrhundert
den Begriff microcephalia vera, um eine
Gruppe von Betroffenen abzugrenzen,
bei denen, abgesehen von einer Mikrozephalie, keine weiteren pathologischen
Veränderungen beobachtet wurden (4).
Dieser historische Begriff, der die Ätiologie primärer Mikrozephalien unberücksichtigt lässt, wird heute nur noch selten
für Patienten mit nicht-syndromalen, autosomal-rezessiven Mikrozephalien ohne
Keywords
primary microcephaly – MCPH – intellectual disability – centrosome
Schlüsselwörter
Primäre Mikrozephalie – MCPH – geistige Behinderung – Zentrosom
Autosomal recessive primary
microcephaly (MCPH)
Bibliography
Neuropaediatrie 2013; 12: 5-12, ©
Schmidt-Roemhild-Verlag,
Luebeck,
Germany: ISSN 1619-3873; NLM ID
101166293; OCoLc 53801270
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Originalien/Übersichten
Pachygyrie oder Lissenzephalie verwendet.
Eingang gefunden hat die Erkrankungsentität der primär autosomal-rezessiven
Mikrozephalie (MCPH; MicroCephaly Primary Hereditary). Die MCPH ist eine seltene Sonderform einer genetischen, kongenitalen Mikrozephalie, die auf Grund der
isoliert auftretenden Mikrozephalie auch
als Prototyp einer solchen angesehen wird
und deshalb im letzten Jahrzehnt in das
Zentrum des Forschungsinteresses vieler
Kliniker und Grundlagenforscher gerückt
ist. In dem vorliegenden Artikel wird eine
Übersicht über den aktuellen Kenntnisstand der MCPH gegeben.
Klinik der MCPH
Die MCPH wird klassischerweise durch
das Vorliegen einer schweren, nicht progredienten Mikrozephalie bei Geburt, einer weitgehend normalen Hirnarchitektur, einer mentalen Retardierung und dem
Fehlen weiterer neurologischer Befunde
oder schwerer Fehlbildungen definiert
(Tab. 1; Abb. 1). Bisher wurden annähernd
300 Familien und einzelne Patienten mit
MCPH weltweit publiziert, wobei es wenige detaillierte klinische Beschreibungen
gibt. Allerdings weisen diese wenigen darauf hin, dass der Phänotyp breiter ist als in
der klassischen Definition berücksichtigt
wurde. Die unterschiedlichen MCPH-Subtypen können allein aufgrund der Klinik
kaum voneinander unterschieden werden.
Ausnahmen bilden MCPH1 und MCPH5,
bei denen im Gegensatz zu den anderen
Unterformen ein Kleinwuchs beschrieben
wurde, und MCPH2, bei der auch unterschiedliche kortikale Fehlbildungen vorkommen können (5-7).
Das Vorliegen einer Mikrozephalie ist
bei Patienten mit MCPH bereits in utero
um die 24. Schwangerschaftswoche (SSW)
mittels Ultraschall erkennbar (8, 9), und
die Gyrierung des fetalen Gehirns kann
auch mittels Magnetresonanztomographie
(MRT) im dritten Schwangerschaftstrimester beurteilt werden. Betroffene zeigen meist bereits bei Geburt eine schwere Mikrozephalie mit einem Kopfumfang
deutlich unterhalb der dritten Perzentile
bzw. unterhalb der -3. Standardabweichung (SD). Einzelne Autoren beschrieben
allerdings einen Kopfumfang oberhalb der
-3. SD bei Geburt, der innerhalb des ersten Lebensjahrs auf Werte unterhalb der
-3. SD abfiel (10), entsprechend der Entwicklung einer „sekundären Mikrozephalie“ im ersten Lebensjahr (11). Somit stellt
eine postnatale weitere Perzentilenflucht
des Kopfumfangs kein Ausschlusskriterium für das Vorliegen einer MCPH dar.
Die Entwicklung der Kinder ist im ersten
Lebenshalbjahr meist unauffällig (12),
Abb. 1: Klinischer Phänotyp der MCPH. (A) Fotos eines 17-monatigen Mädchens mit Mutationen
im WDR62-Gen (MCPH2). Auffallend ist neben einer Mikrozephalie eine abgeflachte Stirn. Typischer Entwicklung des Kopfumfanges (B) bei einem Jungen und (C) bei einem Mädchen, jeweils
mit Mutationen im ASPM-Gen (MCPH5)
Hauptkriterien
• Mikrozephalie bei Geburt
weitere Reduktion des relativen Kopfumfangs im
1. Lebensjahr möglich
• Volumenreduktion insbesondere des zerebralen Kortex
• vereinfachte kortikale Gyrierung
• milde bis schwere mentale Retardierung
(aber: normaler IQ möglich)
inkonsistente
klinische Befunde
• neurologische/neuropsychologische Befunde:
– verzögertes Erreichen der Meilensteine
– Sprachentwicklungsverzögerung
– Aufmerksamkeits- und Hyperaktivitätsstörung
– Aggressivität
– Schlafstörung
– Epilepsie
– Pyramidenbahnzeichen
• weitere intrakranielle Malformationen:
– Agenesie/Hypoplasie des Corpus callosum
– fokale Dysplasien
– fokale Mikrogyrien
– perisylvanische Polymicrogyrie
– dysmorphe oder vergößerte Seitenventrikel
– große Hypophyse
– Reduktion der weißen Substanz
– infratentorielle Anomalien
(Hirnstamm/zerebelläre Hypoplasie)
• endokrinologische Befunde:
– Kleinwuchs
– prämature Pubertät
• extrakranielle Malformationen:
– Syndaktylie
– Nierenagenesie
– multizystische Nieren
• Weiteres:
– prämature Chromosomenkondensation (MCPH1)
– bislang kein erhöhtes Tumorrisiko beschrieben
Tab. 1: Übersicht über MCPH-Phänotyp; in Anlehnung an (12)
6 Neuropädiatrie in Klinik und Praxis 12. Jg. (2013) Nr. 1
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Originalien/Übersichten
Bezug auf das Ausmaß der Mikrozephalie
und der mentalen Retardierung. Untypisch für Patienten mit MCPH sind schwere neurologische Auffälligkeiten wie eine
schwere motorische Entwicklungsstörung,
aber Patienten haben typischerweise eine
Sprachentwicklungsstörung und können
eine Aufmerksamkeits- und Hyperaktivitätsstörung und/oder Verhaltensauffälligkeiten aufweisen (11). Darüber hinaus
wurde bei einigen Patienten eine gut
behandelbare Epilepsie beschrieben (10,
12, 13). Es fehlen Dysmorphien oder Malformation außer einer fazialen Dysmorphie durch eine schmale fliehende Stirn.
In seltenen Fällen besteht ein geringer
Kleinwuchs (Größe zwischen -2 und -3
SD, vorwiegend bei MCPH1 und MCPH5)
(10, 13, 14). Bislang wurde bei Patienten
kein eindeutig erhöhtes Tumorrisiko beschrieben.
Abb. 2: Radiologischer Phänotyp der MCPH. Darstellung von cMRT-Befunden (A-D) eines gesunden 9-jährigen Jungen und (E-L) zweier Patienten mit Mutationen im ASPM-Gen (MCPH5). Zu
beachten ist die deutliche Reduktion des Gehirnvolumens (z. B. Vergleich H zu D), ein schmaleres
Corpus callosum (G) und eine leichte Kleinhirnwurmhypoplasie (G und L) bei sonst unauffälligen
Hirnstrukturen
kann aber von einem leicht verzögerten
Erreichen der motorischen Meilensteine
gefolgt werden.
Später fällt eine mentale Retardierung
unterschiedlichen Schweregrads auf (IQ
meist zwischen 30 und 80) (12). Es besteht keine lineare Korrelation zwischen
der Ausprägung der Mikrozephalie und
dem Ausmaß der mentalen Retardierung,
allerdings weisen Patienten mit einer sehr
schweren Mikrozephalie mit einem Kopfumfang unter der -10. SD auch eher eine
schwere mentale Retardierung auf. Es gibt
eine gewisse intrafamilliäre Variabilität in
Radiologische Befunde
bei MCPH
Ausführliche Beschreibungen der Befunde bildgebender Verfahren bei Patienten mit MCPH gibt es nur wenige. Sie
halfen allerdings darzustellen, dass die
Mikrozephalie bei Patienten mit MCPH
auf eine Volumenreduktion des Gehirns
zurückzuführen ist, welche insbesondere den zerebralen Kortex und damit die
graue Substanz betrifft (Abb. 2) (15). Zudem wird häufig eine verplumpte Gyrierung (‚simplified gyration’) des Neokortex
beschrieben. Entgegen der klassischen
radiologischen Befundkonstellation weisen einzelne Patienten mit MCPH neueren
Berichten zufolge auch periventrikuläre
Heterotopien, kortikale Dysplasien, Polymikrogyrien, Agenesien oder Hypogene
des Corpus callosum, erweiterte Seitenventrikel und/oder infratentorielle Anomalien wie Hirnstamm- oder Kleinhirnhypoplasien auf (5, 7, 10, 16, 17). Auch die
radiologischen Befunde erlauben kaum
ein Differenzierung zwischen den MCPHUnterformen.
Laborbefunde bei Patienten mit
MCPH
Abb. 3: Auffälligkeiten bei Chromosomenpräperationen von MCPH-Patienten. Prophase-ähnliche Zellen (Pfeile) in Chromosomenpräparaten aus Lymphozyten eines Patienten mit Mutationen
im MCPH1-Gen (geschlossene Pfeile). Sogar die Metaphase-Chromosomen (offener Pfeil) sind
viel kürzer als normal (Bild von Herrn Dr. M. Trimborn, Institut für Medizinische Genetik, Charité
- Universitätsmedizin Berlin)
Es gibt keine für die MCPH typischen
Laborbefunde. Allerdings tritt oft bei Patienten mit MCPH1 ein erhöhter Anteil
prophase-ähnlicher Zellen in Chromosomenpräparaten aus Lymphozyten und Fibroblasten auf (circa 4-10% statt ca. 1%
bei Gesunden). Diese entstehen auf der
Grundlage von Zellzyklusstörungen, die
sich auch in einer vorzeitigen Chromosomenkondensation (‚premature chromosome condensation’) äußern (14, 17) (Abb.
3). Letzteres ist bei der Karyotypisierung
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Originalien/Übersichten
daran zu erkennen, dass keine ausreichende Darstellung des Bandenstatus eines Patienten gelingt.
Genetische Ursachen der MCPH
Als genetische Ursachen der MCPH
wurden bislang Mutationen in den neun
Genen identifiziert, die für folgende Proteine kodieren (Tab. 2; Abb. 4): Microcephalin [MCPH1; (14, 17)], WD-repeatcontaining-protein-62 [WDR62; MCPH2;
(7, 18)], Cyclin-dependent-kinase-5-regulatory
subunit-associated-protein-2
[CDK5RAP2; MCPH3; (19, 20)], Centrosomal-protein-150 kD [CEP152; MCPH4;
(21, 22)], Abnormal-spindle-like-microcephaly-associated-protein [ASPM; MCPH5;
(23-25)], Centromeric-protein-J [CENPJ;
MCPH6; (20, 26)], SCL/TAL1-interruptinglocus [STIL; MCPH7; (27)], Centrosomalprotein-135-kDa [CEP135; MCPH8; (28)]
und
Cancer-susceptibility-candidate-5
[CASC5; (29)]. Mittels Kopplungsanalysen
wurde zudem kürzlich der weitere MCPHGenlokus 10q11.23-21.3 (30) beschrieben.
Am häufigsten wurden Mutationen im
ASPM-Gen beschrieben (ca. 205 der bisher
299 beschrieben Familien, entsprechend
ca. 68,6% aller MCPH-Fälle), gefolgt von
Mutationen im WDR62-Gen (ca. 14,1%;
42 von 299 Familien) und MCPH1-Gen
(ca. 8%; 24 von 299 Familien). Sehr viel
seltener sind Mutationen in den Genen
CDK5RAP2 (4 Familien), CEP152 (6 Familien), CENPJ (10 Familien), STIL (4 Familien),
CEP135 (1 Familie) und CASC5 (3 Familien) beschrieben, dies kann bei einzelnen
Genen aber auch an der erst vor wenigen
Monaten bis Jahren zurückliegenden Erstbeschreibung liegen. Sehr wahrscheinlich
besteht eine weitere genetische Heterogenität, da nach unserer Erfahrung bei circa
20-40% der Familien mit dem Phänotyp
Abb. 4: Häufigkeitsverteilung bisher beschriebener MCPH-Gen-Mutationen. Insgesamt wurden
bisher ca. 299 Familien mit MCPH-Gen-Mutationen beschrieben: Hierzu zählen insbesondere
Mutationen in den Genen ASPM (205/299; 68,6%), WDR62 (42/299; 14,1%) und MCPH1 (24/299;
8%). Sehr viel seltener (oder gerade erst neu) beschrieben wurden Mutationen in den Genen
CDK5RAP2 (4/299; 1,3%), CEP152 (6/299; 2%), CENPJ (10/299; 3%), STIL (4/299; 1,3%), CEP153
(1/299; 0,3%) und CASC5 (3/299; 1%) beschrieben.
einer MCPH keine Kopplung zu den bekannten Loci hergestellt bzw. keine Mutation in den MCPH Genen identifiziert
werden kann (12, 15, 31). Es konnte bislang keine Phänotyp-Genotyp-Korrelation
hergestellt werden.
Die Diagnosestellung kann bei entsprechendem Verdacht, zum Beispiel bei
positiver Familienanamnese und einer
bekannten Mutation in der Familie, bereits pränatal ab der 10. SSW nach Chorionzottenbiopsie oder in der 15.-24. SSW
nach Amniozentese durch eine genetische
Untersuchung (Mutationsanalyse mittels
Gensequenzierung,
Kopplungsanalyse)
erfolgen. Postnatal erfolgt bei Vorliegen
einer entsprechenden Klinik die genetische Untersuchung meist aus EDTA-Blut
gewonnener DNA mittels klassischer Sanger-Sequenzierung oder per Next-generation Sequenzierung (Panel-Diagnostik).
Pathogenese der MCPH, ein
kurzer Überblick
Es gibt bisher keine Berichte über die
zellulären und molekularen Konsequenzen von MCPH-Genmutationen im Menschen, sodass über einen gemeinsamen
zur Mikrozephalie führenden Mechanismus auf Modellorganismen und Zellkulturen zurückgegriffen werden muss. Die
MCPH-Genprodukte sind vorwiegend am
Zentrosom bzw. im Bereich des Spindelapparats lokalisert [siehe Info-Box 1,
Abb. 5; (12)]. Sie spielen eine wichtige
MCPH
Protein
Gen
Chromosom
OMIM
Ref.
MCPH1
Microcephalin
MCPH1
8p23
251200
(14, 17)
MCPH2
WD repeat containing-protein 62
WDR62
19q13.12
604317
(7, 18)
MCPH3
Cyclin dependent kinase 5 regulatory subunit-associated protein 2
CDK5RAP2
9q33.3
604804
(19, 20)
MCPH4
Centrosomal protein 150 kD
CEP152
15q15-q21
604321
(21, 22)
MCPH5
Abnormal spindle-like, microcephaly associated
ASPM
1q31
608716
(23-25)
MCPH6
Centromeric protein J
CENPJ
13q12.2
608393
(20, 26)
MCPH7
SCL/TAL1 interrupting locus
STIL
1p32
612703
(27)
MCPH8
Centrosomal protein 153 kDa
CEP135
4q12
614673
(28)
MCPH9?
?
?
10q11.23-21.3
MCPH10?
Cancer susceptibility candidate 5
CASC5
15q14
(30)
609173
(29)
Tab. 2: Genetische Formen der primär autosomal-rezessiven Mikrozephalie (MCPH)
8 Neuropädiatrie in Klinik und Praxis 12. Jg. (2013) Nr. 1
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Originalien/Übersichten
Rolle in der Organisation und
gestörte DNA-Reparatur, verder Orientierung der mitotimehrte Apoptose und möglischen Spindeln in neuralen
cherweise auch eine starker
Vorläuferzellen und in der
Proliferationsdefekt sich difAnordnung der Mikrotubuferenzierender Stammzellen
li an Zentrosomen und an
[Abb. 6 (12)]. Es bedarf weiKinetochoren während der
terer experimenteller und kliMitose. Für einige MCPHnischer Studien, um die Rolle
Proteine (CDK5RAP2, CENPJ,
von MCPH-Proteinen in der
STIL, CEP152) konnte geEntstehung einer Mirozephazeigt werden, dass sie eine
lie besser zu verstehen.
entscheidende Rolle bei der
Duplikation und dem ZusamMCPH und Evolution
menhalt von Zentriolen sowie
der Reifung von ZentrosoEine der Hauptmerkmale
men spielen (32-36). Viele der
der Säugetierevolution ist die
MCPH-Proteine spielen eine
dramatische Expansion der
entscheidende Rolle in der
Gehirngröße, die insbesonAusrichtung des Spindelapdere mit einer Vergrößerung
parates während der Zelltei- Abb. 5: Schematische Darstellung der Lokalisation von MCPH-Proteinen in des Neokortex einhergeht. In
lung, und es wird angenom- einer sich teilenden Zelle. Viele MCPH-Proteine sind am Zentrosom (bzw. in diesem Zusammenhang wermen, dass dieser Prozess kri- der PCM) und im Bereich des Spindelapparats lokalisiert
den die MCPH-Formen von
tisch für die Entstehung der
einigen Autoren als ModellMCPH-Erkrankung ist. So ist die Ausrich- trische Zellteilung oder eine vorzeitige erkrankungen angesehen bei der es durch
tung der mitotischen Spindel entschei- Umschaltung auf eine asymmetrische Genmutationen zu einem Rückschritt der
dend für die Festlegung, ob eine mitoti- Zellteilung während der Expansionsphase Evolution mit einer deutlichen Reduktion
sche Zellteilung früh in der Neurogenese des Stammzell-Pools zu der Generierung des Gehirnvolumens auf die Größe des Gesymmetrisch oder asymmetrisch erfolgt einer geringeren Anzahl an neuralen Vor- hirns früherer Hominiden kommt (12, 15,
(Abb. 6). Während eine symmetrische läuferzellen und folglich eines kleineren 38, 39). Sie gehen davor aus, dass durch
Zellteilung neuraler Stammzellen eher zur Gehirns führen würde. Es sei hier erwähnt, ein Verständnis der MCPH-Pathogenese
Bildung weiterer Stammzellen und damit dass die Ausrichtung des Spindelapparats auch grundlegende Erkenntnisse in Bezug
zu einer Erweiterung des Stammzell-Pools nicht der einzige MCPH-Mechanismus auf die Evoltion des menschlichen Geführt, entstehen bei einer asymmetri- sein kann, da auch bei Ausbleiben dieser hirns gewonnen werden können. Es bleibt
schen Zellteilung eher postmitoische Zel- zellulären Auffälligkeit in einem ASPM- allerdings nachzuweisen, ob die MCPHlen. Obgleich der genaue Mechanismus Mausmodell eine Mikrozephalie auftrat Genprodukte tatsächlich eine Rolle in der
noch unklar ist, kann man sich gut vor- (37). Weitere Mechanismen, die zur Pa- andauernden Evolution des menschlichen
stellen, dass eine insuffiziente symme- thogenese der MCPH beitragen sind eine Gehirns innehaben.
Abb. 6: Schematische Darstellung des möglichen MCPH-Pathomechanismus
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Originalien/Übersichten
Abb. 7: Ein Kontinuum:
MCPH, Seckel-Syndrom,
MOPD2? Es besteht
eine Überschneidung
des Phänotyps, des
Genotyps und molekularer Mechanismen von
MCPH, Seckel-Syndrom
und mikrozephalem
osteodysplastischen
primordialen Kleinwuchs (engl. ‚Microcephalic osteodysplastic
primordial dwarfism’,
MOPD2); Abbildung in
Anlehnung an (41)
Abkürzungen: siehe
Tabelle 2 und: PCNT, Pericentrin; ATR, Ataxiateleangiectasia-andRAD3-related Protein;
RBBP8, Retinoblastomabinding-protein-8.
Therapie von Patienten
mit MCPH
Es gibt keine kurative Behandlung für
Patienten mit MCPH. Im Vordergrund
steht eine Förderung und Unterstützung
des Patienten und seiner Familie sowie
einer Beratung der Familienangehörigen.
Sprach- und Verhaltenstherapien sollten
früh initiiert werden, Aufmerksamkeitsund Hyperaktivitätsstörungen können u.
a. mit Methylphenidat (Ritalin®) behandelt werden, und Epilepsien sind meist gut
mit einem einzigen Antiepileptikum behandelbar. Kürzlich wurde bei Patienten
mit CDK5RAP2-Mutationen eine Hörstörung beschrieben (diese konnten wir bei
unseren Patienten allerdings nicht nachweisen)(40), sodass bei allen Patienten mit
MCPH und Sprachstörungen auch eine
pädaudiologische Untersuchung erfolgen
sollte.
Differentialdiagnose der MCPH
Die Differentialdiagnose der MCPH umfasst andere Erkrankungen, die mit einer
kongenitalen Mikrozephalie einhergehen,
aber bei denen keine weiteren schweren
Fehlbildungen auftreten (siehe Abschnitt
über Phänotyp). In den letzten Jahren
wurde insbesondere eine Überschneidung des Phänotyps von MCPH mit dem
von Patienten mit einem Seckel-Syndrom
oder einem mikrozephalen osteodysplastischen primordialen Kleinwuchs (engl.
‚Microcephalic osteodysplastic primordial dwarfism’, MOPD2) deutlich (Abb. 7).
Dies liegt nicht zuletzt an der genetischen
Aufklärung dieser Erkrankungen, bei der
Mutationen in den Genen CENPJ oder
CEP152 sowohl bei Patienten mit einem
MCPH- als auch mit einem Seckel-Phänotyp beschrieben wurden. Zudem weisen
experimentelle Arbeiten auf eine Interaktion zwischen Pericentrin (Genmutationen
führen zu MOPD2) und MCPH-Genprodukten, wie MCPH1 und CDK5RAP2. Darüber hinaus spielt ATR (Genmutationen
führen zum Seckel-Syndrom) auch in den
Stoffwechselwegen von MCPH-Genprodukten eine Rolle.
Wir verweisen hinsichtlich der Klinik und
der Pathgenese der Seckel- und MOPD2Erkrankung auf den Beitrag von Frau Prof.
Wieczorek in dem aktuellen Sonderheft
zum Thema „Primäre Mikrozephalie“.
Danksagung
Unsere Forschungsarbeiten wurden
finanziell gefördert durch die Deutsche
Forschungsgemeinschaft (DFG; SFB665),
Info-Box. 1: Definitionen und Grundlagen
Zentrosomen: Diese ca. 1 µm großen subzelluläre Organellen dienen als primäre
Zentren der Mikrotubuli-Organisation (engl. ‚microtubule organizing center’, MTOC).
Sie sind dadurch an der Kontrolle einer Vielzahl von zellulären Prozessen beteiligt,
wie beispielsweise an der Organisation eines bipolaren Spindelapparates während
der Zellteilung, der Regulierung von Zellmotilität, Zelladhäsion, Zellpolarität und
des intrazellulären Vesikeltransports sowie an der Rekrutierung von regulatorischen
Proteinen. Zentrosomen der Vertebraten bestehen aus zwei senkrecht zueinander
ausgerichteten Zentriolen. Im Laufe der Zellteilung kommt es zur Duplikation der
Zentrosomen.
Zentriolen: Diese ca. 0,5 µm langen Bausteine der Zentrosomen sind von einem elektronendichten amorphen Material, der perizentriolären Matrix (engl. ‚pericentriolar
matrix’, PCM) umgeben. Eine Zentriole besteht aus neun zylindrisch angeordneten
Mikrotubuli-Tripletts, die zusätzlich zu Tubulin-Isoformen weitere Strukturproteine
wie beispielsweise Centrin, Sas4, CEP135 und CP110 enthalten. Sie sind zudem Bestandteile des Basalkörperchens einer Zilie.
Perizentrioläre Matrix: Die perizentrioläre Matrix (PCM) besteht zum größten Teil
aus sogenannten Coiled-Coil-Proteinen wie Pericentrin und umgibt Zentriolen. Sie
stellt damit eine zentrale Matrix für die Nukleation und Organisation der Mikrotubuli
dar (Pericentrin interagieren bsw. mit dem für die Mikrotubulus-Nukleation essentiellen Gamma-Tubulin-Ringkomplex (gTuRC)).
Spindelapparat: Dieser bildet sich während der Zellteilung aus und besteht aus vielen Spindelfasern (Mikrotubuli).
Spindelfasern: Diese werden auch als Mikrotubuli bezeichnet und bestehen vorwiegend aus Isoformen des Proteins Tubulin.
Zentromer: Dies stellt die Einschnürungsstelle zwischen beiden Armen (p und q)
eines Metaphasen-Chromosoms dar an dem auch das Kinetochor lokalisiert ist und
indirekt die Spindelfasern während der Zellteilung ansetzen.
Kinetochor: Spezifische Struktur (Proteinkomplex), der an das Zentromer angelagert
ist und als Ansatzstelle für die Fasern des Spindelapparates dient.
Neurale Stammzellen: Eine pluripotente Stammzelle, die in weitere Stammzellen
und/oder Zellen des Zentralen Nervensystems (Neurone, Glia-Zellen) differenzieren
kann.
Zellzyklus-Checkpoint: Der auch als mitotischer Checkpoint oder Spindel-Checkpoint bezeichnete Mechanismus umfasst Kontrollprozesse, die eine (auch zeitlich)
korrekte Abfolge bestimmter Zellzyklusprozesse beinhalten.
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einer therapeut. Gesamtstrategie zur Behandl. von ADHS (Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung) bei Kindern über 6 Jahren, falls andere Maßnahmen allein unzureichend. Behandlung durch Spezialisten. Diagnose nach DSM-IV o. ICD-10.
Gegenanzeigen: Überempfindlichkeit geg. Methylphenidathydrochlorid o. sonst. Bestandteile, Glaukom, Phäochromozytom, kürzliche o. laufende Einnahme v. MAO-Inhibitoren, Hyperthyreose, Thyreotoxikose, schwere Depression, anorektische
Störungen, Suizidneigung, psychotische Symptome, schwere affektive Störungen, Manie, Schizophrenie, psychopathische/Borderline-Persönlichkeitsstörungen, schwere u. episodische (Typ I) bipolare affektive Störungen (nicht gut kontrolliert), vorbest.
Herz-Kreislauferkrankungen einschl. schwerer Hypertonie, Herzinsuffizienz, arterieller Verschlusskrankheit, Angina pectoris, hämodynamisch signifikanter, angeborener Herzfehler, Kardiomyopathien, Myokardinfarkt, potenziell lebensbedrohender
Arrhythmien und Kanalopathien, vorbestehender zerebrovaskulärer Erkrankungen wie z. B. zerebrale Aneurysmen, Gefäßabnormalitäten einschl. Vaskulitis o. Schlaganfall. Die folgenden Sicherheitshinweise beruhen auf der Harmonisierung der Fach- u.
Gebrauchsinformationen sämtlicher methylphenidathaltiger Medikamente. Vor der Verordnung von Methylphenidat sollte die aktuelle Fach- und Gebrauchsinformation zurate gezogen werden. Untersuchungen vor Behandlungsbeginn: Vor
einer Verschreibung ist es notwendig, den Patienten hinsichtl. seines kardiovaskulären u. psychischen Status sowie Körpergröße u. -gewicht zu beurteilen. Laufende Überwachung: Das Wachstum, der psychische u. der kardiovaskuläre Status sollten
kontinuierlich, mind. alle 6 Monate, überwacht werden. Weitere Einzelheiten bzgl. der Überwachung s. Fach- u. Gebrauchsinformation. Auch sollten Patienten hinsichtlich des Risikos von Zweckentfremdung, Fehlgebrauch u. Missbrauch überwacht
werden. Dauertherapie (mehr als 12 Monate) bei Kindern und Heranwachsenden: Die Unbedenklichkeit u. Wirksamkeit der Langzeitanwendung v. Methylphenidat wurden nicht systematisch in kontrollierten Studien untersucht. Es wird empfohlen,
Methylphenidat mind. einmal im Jahr abzusetzen, um das Befinden des Kindes zu beurteilen (vorzugsweise während d. Schulferien). Dosisreduktion und Unterbrechung der Medikation: Die Behandlung muss beendet werden, wenn die Symptome nach
geeigneter Dosisanpassung über einen Zeitraum von einem Monat nicht besser werden. Bei Auftreten einer paradoxen Verschlimmerung d. Symptome o. anderer schwerwiegender Nebenwirkungen muss die Dosis reduziert o. das Präparat abgesetzt
werden. Besondere Warnhinweise und Vorsichtsmaßnahmen für die Anwendung: Eine Behandlung mit Methylphenidat ist nicht bei allen Kindern mit ADHS indiziert u. der Entscheidung zur Anwendung dieses Arzneimittels muss eine sehr
sorgfältige Einschätzung der Schwere u. Dauer der Symptome des Kindes in Bezug auf sein Alter vorausgehen. Bitte beachten Sie vor Verordnung die Fach- u. Gebrauchsinformation insbes. hinsichtl. Herz-Kreislaufstatus, plötzlichem Tod u. vorbestehender
kardialer Erkrankungen o. anderer schwerer Herzerkrankungen, zerebrovaskulärer Störungen, psychiatrischer Erkrankungen, Suizidalität, Tics, Angst- u. Spannungszuständen o. Agitiertheit, bipolarer Störungen, Wachstum, Krampfanfällen, Fehlgebrauch,
Missbrauch u. Zweckentfremdung. Schwangerschaft und Stillzeit: Nicht zur Anw. während der Schwangersch. empfohlen, es sei denn, es ist klin. entschieden, dass eine Verschiebung der Behandl. ein größeres Risiko für die Schwangersch. bedeutet.
Methylphenidat wurde in der Muttermilch von Frauen nachgewiesen, die mit Methylphenidat behandelt wurden. Strenge Nutzen-Risiko-Abwägung für Stillzeit. Nebenwirkungen: Sehr häufig (≥ 1/10): Schlaflosigkeit, Nervosität, Kopfschmerzen. Häufig
(≥ 1/100 bis < 1/10): Nasopharyngitis, Anorexie, Appetitverlust, mäßige Verminderung der Gewichtszunahme und des Längenwachstums b. längerer Anwendung b. Kindern, Affektlabilität, Aggression, Erregung, Ängstlichkeit, Depression, Reizbarkeit,
anormales Verhalten, Zähneknirschen, Schwindelgefühl, Dyskinesie, psychomotorische Hyperaktivität, Somnolenz, Arrhythmie, Tachykardie, Palpitationen, Hypertonie, Husten, Rachen- und Kehlkopfschmerzen, Bauchschmerzen, Diarrhö, Übelkeit,
Magenbeschwerden u. Erbrechen, Mundtrockenheit, Alopezie, Pruritus, Rash, Urtikaria, Arthralgie, Fieber, Änderung d. Blutdrucks u. der Herzfrequenz (üblicherweise eine Erhöhung) , Gewichtsverlust. Gelegentlich: Überempfindlichkeitsreaktionen wie
angioneurotisches Ödem, anaphylaktische Reaktionen, Ohrenschwellung, bullöse Erkrankungen, exfoliative Erkrankungen, Hautausschläge, psychotische Erkrankungen, auditive, visuelle u. taktile Halluzinationen, Ärger, Suizidgedanken, Verstimmung,
Stimmungsschwankungen, Ruhelosigkeit, Weinerlichkeit, Tics o. Verschlechterung bestehender Tics d. Tourette-Syndroms, Hypervigilanz, Schlafstörungen, Sedierung, Tremor, Diplopie, verschwommenes Sehen, Brustschmerzen, Dyspnoe, Obstipation,
erhöhte Leberenzymwerte, angioneurotisches Ödem, Erkrankungen m. Blasenbildung, schuppende Erkrankungen, Myalgie, Muskelzuckungen, Hämaturie, Müdigkeit, Herzgeräusche. Selten: Manie, Desorientiertheit, Libidostörungen, Schwierigkeiten
b. d. visuellen Akkommodation, Mydriasis, Sehstörungen, Angina pectoris, Hyperhidrose, fleckiger Ausschlag, Erythem, Gynäkomastie. Sehr selten: Anämie, Leukopenie, Thrombozytopenie, thrombozytopenische Purpura, Suizidversuch (einschließlich
vollendetem Suizid) , transiente depressive Stimmung, abnormes Denken, Apathie, repetitive Verhaltensweisen, übermäßiges Fokussieren, Konvulsionen, choreatisch-athetotische Bewegungen, reversible ischämisch neurologische Ausfälle, malignes
neuroleptisches Syndrom (MNS; die Berichte wurden nicht ausreichend dokumentiert u. in den meisten Fällen erhielten die Patienten zusätzlich andere Wirkstoffe, sodass die Rolle von Methylphenidat in diesen Fällen unklar ist), Herzstillstand,
Myokardinfarkt, zerebrale Arteriitis u./o. Verschluss, periphere Kälte, Raynaud-Syndrom, anormale Leberfunktion einschließlich Leberkoma, Erythema multiforme, exfoliative Dermatitis, fixes Arzneimittelexanthem, Muskelkrämpfe, plötzlicher Herztod,
erhöhte alkalische Phosphatase im Blut, erhöhtes Bilirubin im Blut, reduzierte Thrombozytenzahl, Leukozytenzahl pathologisch. Nicht bekannt: Panzytopenie, Wahnvorstellungen, Denkstörungen, Verwirrtheitszustand, Abhängigkeit, zerebrovaskuläre
Erkrankungen (einschließlich Vaskulitis, Hirnblutungen, zerebrovaskuläre Ereignisse, zerebrale Arteriitis, zerebraler Verschluss), Grand-Mal-Anfälle, Migräne, supraventrikuläre Tachykardie, Bradykardie,
ventrikuläre Extrasystolen, Extrasystolen, Brustbeschwerden, Hyperpyrexie. Es wurden Fälle von Missbrauch u. Abhängigkeit beschrieben, häufiger mit schnellfreisetzenden Formulierungen. Warnhinweis:
Arzneimittel für Kinder unzugänglich aufbewahren. Enthält Sucrose (Zucker). Wechselwirkung, Dosierung: s. Fach- u. Gebrauchsinformation. Verschreibungspflichtig, BtM. Stand der Fachinformation:
November 2011, Shire Pharmaceuticals Ireland Ltd., 5 Riverwalk Citywest Business Campus, Dublin 24, Irland.
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Originalien/Übersichten
die Sonnenfeld-Stiftung, die Berliner
Krebsgesellschaft e. V. und die Charité –
Universitätsmedizin Berlin. Wir bedanken
uns sehr bei den Eltern der Patientin in
Abb. 1 für die Überlassung der Bilder ihrer
Tochter. Zudem danken wir Herrn Dr. M.
Trimborn, Humangenetik der Charité, sehr
für die Bereitstellung der Abbildung einer
Chromosomenpräperation eines MCPH1Patienten.
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Korrespondenzadresse
Priv.-Doz. Dr. med. Angela M. Kaindl
Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt
Neurologie
Charité – Universitätsmedizin Berlin
Campus Virchow-Klinikum
Augustenburger Platz 1
D-13353 Berlin, Germany
Tel./Fax: +49 30 450 566112/920
E-Mail: [email protected]
Interessenkonflikt
Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
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Originalien/Übersichten
Primäre Mikrozephalie und
assoziierte Syndrome
D. WIECZOREK
Institut für Humangenetik, Universitätsklinikum Essen, Universität Duisburg-Essen,
Hufelandstrasse 55, 45122 Essen
Zusammenfassung
Schlüsselwörter
Bibliography
Als Mikrozephalie (griechisch: mikros
„klein“; kephale „Kopf“) bezeichnet man
einen Kopfumfang unterhalb der 3. Perzentile bzw. einen Kopfumfang, der mehr
als zwei Standardabweichungen (SD) unterhalb des Mittelwerts für den Kopfumfang unter Berücksichtigung von Alter
und Geschlecht liegt.
Die Winter-Baraitser-Dysmorphology
Database führt in der aktuellen Version 825
Krankheitsbilder mit dem klinischen Zeichen Mikrozephalie. Dies macht klar, dass
die nachfolgende Übersicht zu syndromalen Krankheitsbildern mit primärer Mikrozephalie nur einen kleinen Ausschnitt dieses umfassenden Gebiets der klinischen Genetik/Dysmorphologie wiedergeben kann.
Der primordiale mikrozephale Kleinwuchs ist eine extreme Form des Kleinwuchses assoziiert mit einer ausgeprägten
primären Mikrozephalie. Hierzu gehören
das Seckel-Syndrom (MIM 210600), der mikrozephale osteodysplastische primordiale
Kleinwuchs (MOPD) Typ I (MIM 210710) und
Typ II (MIM 210720) und die verschiedenen
Formen des Meier-Gorlin-Syndroms (MIM
224690). Bisher wurden 13 Gene beschrieben, die für einzelne Entitäten dieser Krankheitsgruppe ursächlich sind. Die kodierten
Proteine sind in fundamentale zelluläre
Prozesse involviert, wie die Genom-Replikation, DNA-Reparaturmechanismen und die
Zentrosomenfunktion. Zu den primordialen
mikrozephalen Kleinwuchsformen wird dieser Artikel eine Übersicht geben.
Eine andere Form der syndromalen
Mikrozephalie, die durch Mutationen im
EFTUD2-Gen verursacht wird, wurde erst
kürzlich beschrieben: die mandibulofaziale Dysostose mit Mikrozephalie (MIM
610536). Das kodierte Protein, U5-116kD,
eine hoch konservierte spleißosomale
GTPase, spielt eine wichtige Rolle beim
Spleißen. Auch hier resultiert ein wiedererkennbarer Phänotyp mit dem Leitsymptom progressive Mikrozephalie. Auch zu
diesem Krankheitsbild gibt dieser Artikel
exemplarisch einen Überblick.
Mikrozephalie – osteodysplastischer
primordialer Kleinwuchs – Seckel-Syndrom – EFTUD2 – MFD mit Mikrozephalie
Neuropaediatrie 2013; 12: 13-18,
© Schmidt-Roemhild-Verlag, Luebeck,
Germany: ISSN 1619-3873; NLM ID
101166293; OCoLc 53801270
Primary microcephaly and
associated syndromes
Abstract
Microcephaly is defined as a head circumference below the 3rd percentile or
more than two standard deviations below
mean matched for age and gender.
The Winter-Baraitser-Dysmorphology
Database lists 825 conditions with one of
the clinical signs being microcephaly. This
makes clear, that this paper only allows
describing a selection of syndromic conditions with microcephaly.
Primordial microcephalic dwarfism
is an extreme form of short stature associated with severe microcephaly, including Seckel syndrome (MIM 210600),
MOPD type I (MIM 210710) and II (MIM
210720) and Meier-Gorlin syndrome
(MIM 224690). Thirteen genes causative
for these conditions have been described.
The encoded proteins are involved in
fundamental cellular processes like genome replication, DNA damage repair and
centrosomal function. This article gives a
short review on conditions being part of
primordial microcephalic dwarfism.
Another, very distinct syndromic microcephaly, caused by mutations within
the EFTUD2 gene, encoding for U5116kDa involved in splicing, named mandibulofacial dysostosis with microcephaly
(MIM 610536), will also be described in
more detail.
Keywords
Microcephaly – osteodysplastic primordial dwarfism – Seckel syndrome –
EFTUD2 – mandibulofacial dysostosis with
microcephaly
Einleitung
Einen Kopfumfang unterhalb der 3.
Perzentile bzw. einen Kopfumfang, der
mehr als zwei Standardabweichungen
(SD) unterhalb des Mittelwerts für den
Kopfumfang unter Berücksichtigung von
Alter und Geschlecht liegt, bezeichnet
man als Mikrozephalie. Eine konservativere Definition der Mikrozephalie schließt
nur Kopfumfänge von mehr als 3 SD unterhalb des Mittelwerts ein.
Zur korrekten Bewertung der Kopfumfangsmessungen müssen die Werte in
Perzentilenkurven eingetragen werden.
Für Neugeborene können die Perzentilenkurven aus dem Neugeborenenkollektiv der Bundesrepublik Deutschland
(23) verwendet werden. Nach der Neugeborenenperiode finden z. B. die älteren
Kopfumfangs-Kurven nach Nellhaus (16)
oder die Aktuelleren nach Schienkiewitza
et al. (19) Anwendung. Für einige syndromale Krankheitsbilder, z. B. für das Noonan-Syndrom, gibt es syndromspezifische
Perzentilen. Abhängig von der Definition
der Mikrozephalie und dem ethnischen
Hintergrund wird die Inzidenz mit 1.3 bis
150/100.000 angegeben (12).
Manchmal gelingt nach ausführlicher
Anamnese und körperlicher Untersuchung
eine spezifische Syndromdiagnose entweder durch den erfahrenen Pädiater selbst
oder durch den hinzugezogenen Syndromologen. Dann kann häufig eine molekulargenetische Analyse zur Bestätigung der
klinischen Diagnose durchgeführt werden.
Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Oft
gibt es trotz einiger klinischer Zeichen, die
assoziiert mit der Mikrozephalie vorliegen,
keine eindeutige klinische Verdachtsdiagnose. In diesen Fällen muss sorgfältig abgewogen werden, welche diagnostischen
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Originalien/Übersichten
Schritte eingeleitet werden. Hierzu sei auf
den Artikel zum diagnostischen Vorgehen
bei primärer Mikrozephalie von Wieczorek
et al. (25) in diesem Heft verwiesen.
Die primären autosomal rezessiven Mikrozephalien werden in dem Beitrag dieses
Hefts von Krämer et al. (10) beschrieben
und sollen hier nicht Thema sein. In diesem
Beitrag geht es vielmehr um syndromale
Mikrozephalien. In der Winter-BaraitserDysmorphology-Datenbank (27) gibt es in
der aktuellen Version hierzu 825 Einträge, sodass für diesen Artikel eine Auswahl
getroffen werden muss. Ein Schwerpunkt
dieses Beitrags liegt auf dem mikrozephalen primordialen Kleinwuchs (9). Das
Seckel-Syndrom (MIM 210600) (20), die
MOPD (microcephalic osteodysplastic
primordal dwarfism) Typ I (MIM 210710)
(14) und MOPD Typ II (MIM 210720) sollen
hier detaillierter dargestellt werden. Aber
auch die mandibulofaziale Dysostose mit
Mikrozephalie (MIM 610536) (11) soll als
Beispiel für eine wiedererkennbare progressive Mikrozephalie vorgestellt werden.
I. Mikrozephaler primordialer
Kleinwuchs
Unter dem mikrozephalen primordialen
Kleinwuchs werden das Seckel-Syndrom,
die MOPDI (microcephalic osteodysplastic
primordial dwarfism type I) und MOPDII
(microcephalic osteodysplastic primordial
dwarfism type II) und das Meier-GorlinSyndrom zusammengefasst. Die klinischen
Hauptmerkmale dieser seltenen Syndrome
sind eine ausgeprägte Mikrozephalie, ein
extremer Kleinwuchs, faziale Dysmorphien und verschiedene, variabel ausgeprägte
Skelettanomalien. Die schwere Mikrozephalie, die häufig stärker ausgeprägt ist als
der Kleinwuchs, unterscheidet diese Form
des Kleinwuchses von anderen Kleinwuchsformen. Das Hirnvolumen kann bis auf ein
Drittel reduziert sein. Alle bisher beschriebenen Formen des mikrozephalen primordialen Kleinwuches werden autosomal rezessiv
vererbt. Bis heute wurden dreizehn ursächliche Gene für den mikrozephalen primordialen Kleinwuchs identifiziert, aber es wird
erwartet, dass die Anzahl in den nächsten
Jahren noch deutlich ansteigen wird. Eine
aktuelle Übersicht hierzu gibt Tabelle 1. Die
dort aufgeführten Gene kodieren für Proteine, die in fundamentale zelluläre Prozesse
involviert sind: die Genomreplikation (die
Gene ORC1, ORC4, ORC6, CDT1 und CDC6),
in DNA-Reparaturmechanismen (das ATRGen), das mRNA-Spleißing (das U4atacGen) und die Zentrosomenfunktion (die
Gene CEP152, PCNT, CPAP) (11).
Die Seckel-Syndrome (Typ I bis VII)
Die Definition Seckel-Syndrom geht auf
die Erstbeschreibung von Helmut Seckel
(20) zurück. Allerdings wird der Begriff
Seckel-Syndrom sehr unterschiedlich angewendet. Majewski und Goeke (13) haben die
diagnostischen Zeichen definiert: eine intrauterine Wachstumsverzögerung (mittleres
Geburtsgewicht zum Termin von 1543 g),
eine schwere Mikrozephalie (durchschnittlich -8.7 SD), ein Kleinwuchs (durchschnittlich -7.1 SD), ein verzögertes Knochenalter
und eine moderate bis schwere geistige
Behinderung (50% der Patienten haben einen IQ unter 50). Man fasst also unter dem
Seckel-Syndrom Patienten zusammen, die
eine ausgeprägte Lernschwäche/geistige
Behinderung aufweisen sowie einen Kopfumfang, der im Verhältnis zur Körpergröße
dysproportioniert klein ist (5). Faziale Dysmorphien bestehend aus einer fliehenden
Stirn, einer prominenten Nase und einem
kleinen Kinn werden als charakteristisch
beschrieben. Es gibt in der Literatur zahlreiche Patienten mit Seckel-Syndrom, die die
oben definierten Kriterien nicht erfüllen. Im
Einzelfall kann es auch schwierig sein, das
Seckel-Syndrom von der MOPD II zu trennen. Hierzu sei auf die Arbeit von Willems
et al. (26) verwiesen. Hier wurden PCNTMutationen bei Patienten mit der Erstdiagnose Seckel-Syndrom nachgewiesen. Eine
Re-Evaluation der klinischen Daten zeigte
jedoch, dass diese Patienten auch klinisch
eine MOPD II hatten.
Bisher wurden sieben verschiedene
Genloci/Gene für das Seckel-Syndrom beschrieben (siehe Tab. 1). Um einen Eindruck
Seckel-Syndrom
Gen
Chromosom
Proteinfunktion
Typ 1
ATR
3q23
Essentieller Regulator der genomischen Integrität, kontrol#210600
liert und koordiniert die DNA-Replikation und die ZellzyklusKontrollpunkte, DNA-Reparatur
Typ II
(17)
RBBP8
18q11
DNA-Reparatur, Zellzyklus-Kontrollpunkt-Kontrolle
#606744
Typ III
/
14q21-q22
/
#608664
Typ IV
CENPJ
13q12.12
Zentromer-Protein-Familie, Aufrechterhaltung der Zentroso- #609279
men-Integrität und normalen Spindel-Morphologie
MCPH6
Typ V
CEP152
15q21
Zentrosomales Protein, involviert in genomische Integrität
und DNA-Reparatur
#613823
MCPH4
Typ VI
(21)
CEP63
3q22.2
Zentrosomales Protein
#614728
Typ VII
(3)
NIN
14q22
Zentrosomales Protein Ninein
#608684
MOPD1
U4atac
2q14.2
Komponente des Minor-Spleißosoms
#210710
MOPD2
PCNT
21q22.3
Organisation der mitotischen Spindeln, Segregation der
Chromosomen
#210720
Meier-GorlinSyndrom
ORC1,
ORC4,
ORC6,
CDT1,
CDC6
1p32.3
Komponenten des präreplikativen Komplexes
2q22.2-q23.1
16q11.2
16q24.3
17q21.2
OMIM
MCPH
#224690
#613800
#613803
#613904
#613805
Tab. 1: Übersicht zum primordialen mikrozephalen Kleinwuchs. Für einen Review sei hier auf die Arbeit von Klingeisen & Jackson (9) verwiesen
14 Neuropädiatrie in Klinik und Praxis 12. Jg. (2013) Nr. 1
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Originalien/Übersichten
Abb. 1: Faziale Dysmorphien und MRT’s von Patienten mit Seckel-Syndrom und CEP152-Mutationen. A,B,D: Die Patienten haben eine Mikrozephalie, eine fliehende Stirn, einen hohen Nasenrücken, eine gebogene Nase und eine Retrognathie. Die MRT’s (C,E,F) zeigen ein vereinfachtes gyrales
Muster. Reproduktion der Abbildungen aus Kalay et al., 2011 (8) mit Zustimmung von Herrn Professor Bernd Wollnik und dem Verlag
über den fazialen Phänotyp zu geben, sind
in Abb. 1 Patienten mit Seckel-Syndrom
Typ V und Mutationen im CEP152-Gen und
in Abb. 2 Patienten mit Seckel-Syndrom
und Mutationen im CENPJ-Gen Typ IV dargestellt. Die Tatsache, dass Mutationen in
diesen beiden Genen sowohl zur primären Mikrozephalie als auch zum SeckelSyndrom führen, macht deutlich, dass es
eine klinische Überlappung zwischen den
Seckel-Syndromen und der primären autosomal rezessiven Mikrozephalie gibt.
MOPD Typ II
Im Gegensatz zum Seckel-Syndrom ist
die MOPD Typ II gut definiert und eine
wiedererkennbare Form des mikrozephalen Kleinwuchses. Die Mikrozephalie
ist im Vergleich zum Seckel-Syndrom
milder ausgeprägt und proportioniert
zum Kleinwuchs und die intellektuellen
Fähigkeiten sind weniger deutlich eingeschränkt. Das Geburtsgewicht zum Termin beträgt hier auch ca. 1500 g, die erwachsenen Patienten sind ungefähr 100
cm groß und haben einen Kopfumfang
wie ein drei Monate altes Kind. Die Intelligenz ist fast normal. Allerdings gehören
Skelettanomalien zum klinischen Bild:
eine Brachydaktylie an Händen und Füßen, kurze erste Metakarpalia, kurze Mittelphalangen, eine mesomele Verkürzung
der Extremitäten bedingt durch verkürzte und gebogene Unterarmknochen, veränderte distale Femurmetaphysen, eine
Coxa vara, ein hohes und schmales Becken und Pseudoepiphysen an den Händen. Ferner haben die Patienten häufig
hypoplastische oder fehlende Zähne.
Auch Anomalien des Zahnschmelzes
wurden beschrieben. Die Patienten mit
MOPD II haben eine verringerte Lebenserwartung durch ein deutlich erhöhtes
Risiko für neurovaskuläre Komplikationen wie Hirnaneurysmen und Moyamoya
disease. Die meisten Patienten entwickeln eine Insulinresistenz mit Akanthosis nigricans und Diabetes mellitus Typ II
schon während der Kindheit (18).
Die kraniofazialen Dysmorphien sind in
Abb. 3 dargestellt. Typisch sind neben der
Mikrozephalie eine lange Nase mit prominenter Nasenspitze und hypoplastischen
Nasenflügeln und ein kleines Kinn (18).
Rauch et al. konnten biallelische „lossof-function“ Mutationen im PCNT-Gen
bei 25 Patienten nachweisen, d. h. auch
hierbei handelt es sich um ein autosomal
rezessives Krankheitsbild. Sie konnten zeigen, dass das Fehlen von PCNT zu disorganisierten mitotischen Spindeln und zu
einer Missegregation von Chromosomen
führt. Mutationen in verwandten Genen
verursachen primäre Mikrozephalien oder
Seckel-Syndrom (MCPH1, CDK5RAP2,
ASPM, und CENPJ).
MOPD Typ I
Die klinisch schwerste Form dieser
Krankheitsgruppe ist die MOPD Typ I, auch
Taybi-Linder-Syndrom genannt (Abb. 4).
Es wurden bisher nicht mehr als 30 Familien weltweit beschrieben. Die meisten
Patienten sterben in den ersten drei Lebensjahren, allerdings sind auch Patienten bekannt, die deutlich länger leben.
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Originalien/Übersichten
Typisch bei dieser Form sind die kurzen,
auch gebogenen langen Röhrenknochen
und die schweren Hirnfehlbildungen mit
Pachygyrie/Agyrie. Zusätzlich findet man
eine trockene Haut und spärliches Haar.
In der Publikation von Nagy et al. (15)
wurden die klinischen Daten der 14 Ohio
Amish-Patienten beschrieben. Die Patienten haben ein durchschnittliches Geburtsgewicht von -5.8 SD und eine Mikrozephalie mit einem Kopfumfang durchschnittlich von -7.0 SD. Die Patienten haben fehlendes oder sehr spärliches Haar,
trockene und vorgealterte Haut, multiple
Gelenkkontrakturen und Dislokationen,
eine auffällige Haltung von Händen und
Füßen, eine Brachydaktylie, Hirnanomalien und eine durchschnittliche Lebenserwartung von 8.5 Monaten.
Die fazialen Dysmorphien schließen
einen prominenten Hinterkopf, eine fliehende Stirn, prominente Augen, eine
prominente Nase mit nach unten reichender Nasenspitze und kleine, nach hinten
rotierte Ohren ein. Eine Bildgebung vom
Gehirn war nur von drei Patienten vorhanden. Alle drei Patienten zeigten ein
fehlendes Corpus callosum, eine Lissenzephalie oder andere Gyrierungsstörungen. Skelettaufnahmen gab es von zwei
Patienten. Sie wiesen eine Platyspondylie,
dysplastische Acetabuli, gebogene Humeri, eine radioulnäre Synostose, eine Aufweitung der distalen Metaphysen, gebogene oder hypoplastische Phalangen auf.
Die Nicht-Ohio-Amish-Patienten, davon zwei aus Deutschland, lebten deutlich
länger. Der eine Patient starb im Alter von
12 Jahren, die andere Patientin lebt im
Alter von 10 Jahren noch. Sie zeigten im
Vergleich zu den anderen Patienten einen
deutlich milderen Phänotyp. Der Patient
in Abbildung 4 ist ein Patient mit MOPDI
und ist compound heterozygot für Mutationen im RNU4ATAC-Gen (4, 7).
Dieses Gen kodiert für das Protein U4atac, eine kleine nukleäre RNA, die eine essentielle Komponente des Minor-Spleißosoms darstellt.
II. Mandibulofaziale Dysostose
mit Mikrozephalie
Patienten mit dieser Form der syndromalen Mikrozephalie haben eine Entwicklungsverzögerung, die sehr variabel ausgeprägt ist, Choanalstenosen/-atresien, eine
sensorineurale und/oder Schallleitungsschwerhörigkeit und eine mediane Gaumenspalte. Die kraniofazialen Dysmorphien
sind charakteristisch und wiedererkennbar:
eine meistens primäre Mikrozephalie, die
ausgeprägt und progressiv ist, nach außen
ansteigende Lidachsen, eine malare Hypoplasie, bilaterale Mikrotien mit präaurikulä-
Abb. 2: Stammbaum (siehe oben) und klinische Fotografien (siehe unten) von Patienten mit
CENPJ-Mutation und Seckel-Syndrom. (A) Oben rechts findet sich der Vater (Körpergröße 168
cm). Die Indexpatientin ist 4 Jahre alt und zeigt einen prominenten und hohen Nasenrücken,
eine gebogene Nase, hypoplastische Nasenflügel und ein zurückweichendes Kinn. Drei betroffene
Cousins (B, C, D) mit vergleichbaren fazialen Dysmorphien (die weißen Nummern korrespondieren
mit der Beschriftung im Stammbaum. Die Abbildungen sind Al-Dosari et al. (1) entnommen und
werden mit freundlicher Genehmigung des Verlags reproduziert
ren Anhängseln und eine Mikrognathie. Die
Patienten in Abb. 3 A-E zeigen die charakteristischen kraniofazialen Dysmorphien.
Nachdem zunächst Patienten klinisch
als distinkte Entität beschrieben wurden (6,
24), gelang es der Arbeitsgruppe um Kym
Boycott (11) mittels Exomsequenzierung
von vier Patienten die molekulargenetische
Ursache aufzuklären: Mutationen im EFTUD2-Gen führen zum Phänotyp der mandibulofazialen Dysostose mit Mikrozephalie
(Abb. 5). Das Protein U5-116kD, das von EF-
TUD2 kodiert wird, ist eine hoch konservierte spleißosomale GTPase, die eine wichtige
Rolle beim Spleißen spielt. Aus welchem
Grund eine Störung in einem ubiquitären
Prozess zu einem so umschriebenen Phänotyp führt, ist bisher nicht geklärt.
Bisher wurden nur 13 Patienten mit Mutationen im EFTUD2-Gen publiziert (2, 11),
die Inzidenz scheint aber nicht gering zu
sein. Zusätzlich zu den oben dargestellten
kraniofazialen Dysmorphien findet man
bei den Patienten diskrete Anomalien des
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Originalien/Übersichten
Abb. 3: Patienten mit MOPDII. A. P18 im Alter von 8 3/12 Jahren mit einer Höhe von 84 cm (enstsprechend der normalen Größe einer Patientin im
Alter von 1 3/12 Jahren). B, E. P1 im Alter von 8 8/12 Jahren mit einer Größe von 85 cm. C, F. P2 im Alter von 12 6/12 Jahren mit einer Größe von
95 cm und im Alter von 14 Jahren mit einer Größe von 96 cm entsprechend der Größe einer 3-Jährigen. Bemerkenswert sind die kurzen Unterarme besonders bei P18 und die prämature Pubertät bei P1, die faziale Asymmetrie bei P2 und das Fehlen der fliehenden Stirn. Alle drei Patienten
haben eine lange Nase mit prominenter Nasenspitze und hypoplastischen Nasenflügeln und einem kleinen Unterkiefer. G, H. Röntgenaufnahme
und Fotografie der linken Hand von Patientin P2 mit generalisierter Brachydaktylie mit diaphysealer Konstriktion der Metakarpalia und Phalangen
als auch einer flachen Ausformung der distalen Epiphysen von Radius und Ulna. I, J. Hypoplasie und partielle Agenesie der Zähne von Patientin
P2, Schmelzhypoplasie der Zähne von Patientin P18. Die Abbildung ist dem Paper von Rauch et al. (18) entnommen und wurde reproduziert mit
freundlicher Zustimmung von Professor Anita Rauch und dem Verlag
Abb. 4: Patient mit MOPD Typ
I im Alter von 11 Jahren. A, B.
Deutlich sichtbar sind die ausgeprägte Mikrozephalie, die
fliehende Stirn, die diskret ansteigenden Lidachsen und die
kleinen Ohren. C, E. Schaukelfüße mit Brachydaktylie und Fußrückenödemen. D. Hypoplastische Zähne im Unterkiefer. Die
Eltern haben ihr Einverständnis
zur Veröffentlichung der Fotos
gegeben
Daumens (Abb. 3 F,G), die im Einzelfall eine
Abgrenzung zum Nager-Syndrom (2), einer
akrofazialen Dysostose mit präaxialen Extremitätenfehlbildungen, schwierig machen
können. So findet sich in der Arbeit von
Bernier et al., die das Gen für das NagerSyndrom, das SF3B4-Gen, identifiziert haben, ein Patient, bei dem sich eine EFTUD2Mutation nachweisen ließ.
Die MFD mit Mikrozephalie stellt
eine wichtige Differenzialdiagnose zum
Franceschetti-Syndrom (Treacher Collins-
Syndrom) (22) dar. Allerdings sind sowohl
eine Entwicklungsverzögerung als auch
eine Mikrozephalie beim FranceschettiSyndrom selten und helfen, diese beiden
Diagnosen zu differenzieren.
Schlussfolgerung/Ausblick
In diesem Beitrag werden einige syndromale Mikrozephalie-Syndrome vorgestellt. Exemplarisch wird hier deutlich
gemacht, dass die Syndromdiagnose zum
jetzigen Zeitpunkt immer noch den Blick
des erfahrenen Syndromologen erfordert.
Ob sich in einigen Jahren das Vorgehen in
„exome/genome sequencing first“ ändert
und der Syndromologe erst hinterher zur
Bewertung der nachgewiesenen Varianten
gefordert ist, bleibt abzuwarten.
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Neuropädiatrie in Klinik und Praxis 12. Jg. (2013) Nr. 1 17
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Originalien/Übersichten
Abb. 5: Faziale Dysmorphien und Handanomalien bei Patienten mit nachgewiesener de novo EFTUD2-Mutation. A. Patient 2 aus Lines et al. (11)
mit nach außen ansteigenden Lidachsen, Mikrotie beidseits und milder
Mandibulahypoplasie. B/C. Patientin 3 aus Lines et al. (11) mit nach unten abfallenden Lidachsen, milder Mikrotie, die besonders den oberen Teil
des Ohrs betrifft und milder Mandibulahypoplasie. D/E. Patientin 7 aus
Lines et al. (11) mit deutlicher Mikrozephalie, nach außen ansteigenden
Lidachsen, bilateraler Mikrotie und ausgeprägter Mikrognathie. F. Rechte
Hand von Patient 2 aus Lines et al. (11). Der Daumen ist proximal angesetzt. G. Die Hände von Patientin 3 aus Lines et al. (11) zeigen diskret tief
angesetzte und hypoplastische Daumen. Die Fotos von Patientin 3 wurden
freundlicherweise von Dr. Blanca Gener zur Verfügung gestellt. Alle Eltern
haben ihr Einverständnis zur Veröffentlichung der Fotos gegeben.
2. Bernier FP, Caluseriu O, Ng S et al. (2012) Haploinsufficiency of SF3B4, a component of the
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Mikrozephalie
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27. Winter-Baraitser Dysmorphology Database, Version 1.0.25, 2012
Danksagung
Vielen Dank an die Patienten und deren
Familien, die sich mit der Veröffentlichung
der klinischen Daten und Fotos einverstanden erklärt haben. Forschungsarbeiten zu diesem Thema wurden finanziell
gefördert durch das BMBF (CRANIRARE,
01GM1211B).
Korrespondenzadresse
Prof. Dr. med. Dagmar Wieczorek
Institut für Humangenetik
Universitätsklinikum Essen
Hufelandstr. 55
D-45122 Essen, Germany
Tel./Fax: +49 0201 723 4567/-5900
E-Mail: [email protected]
Interessenkonflikt
Die Autorin gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
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DIACOMIT
®
Stiripentol
Zur Anwendung beim
Dravet-Syndrom (SMEI)
Orphan drug-Zulassung
Hartkapseln und Pulver
mit je 250 mg und 500 mg
Diacomit® 250 mg / 500 mg Hartkapseln - Wirkstoff: Stiripentol. Verschreibungspflichtig. Zusammensetzung: arzneil. wirksamer Bestandteil: 1 Hartkapsel Diacomit® 250 mg enth.
250 mg (E)-Stiripentol (Stiripentol); 1 Hartkapsel Diacomit® 500 mg enth. 500 mg (E)-Stiripentol (Stiripentol) Sonstige Bestandteile Hartkaps. Diacomit® 250 mg: Povidon K29/32;
Carboxymethylstärke-Natrium (Typ A) entspricht 0,16 mg Natrium pro Hartkaps.; Magnesiumstearat, Gelatine, Titandioxid (E 171); Erythrosin (E 127); Indicogarmin (E 132). Sonstige
Bestandteile Hartkaps. Diacomit® 500 mg: Povidon K29/32; Carboxymethylstärke-Natrium (Typ A) entspricht 0,32 mg Natrium pro Hartkaps.; Magnesiumstearat, Gelatine, Titandioxid
(E 171) Anwendungsgebiete: Diacomit® ist indiziert für die Anwendung in Verbindung mit Clobazam u. Valproat bei refraktären generalisierten tonisch-klonischen Anfällen bei Patienten
mit schwerer myoklonischer Epilepsie im Kindesalter (SMEI, Dravet-Syndrom), deren Anfälle mit Clobazam u. Valproat nicht angemessen kontrolliert werden können. Gegenanzeigen:
Überempfindlichkeit gegenüber Stiripentol od. einen der sonst. Bestandteile; Vorgeschichte mit Psychosen in Form deliranter Anfälle. Nebenwirkungen: Sehr häufig: Anorexie;
Appetitverlust; Gewichtsverlust (v. a. in Komb. mit Natriumvalproat); Schlaflosigkeit; Benommenheit; Ataxie; Hypotonie; Dystonie. Häufig: Neutropenie (persistierende schwere
Neutropenie bildet sich nach Absetzen i. allg. spontan zurück); Aggressivität; Reizbarkeit; Verhaltensstörungen, ablehnendes Verhalten; Übererregbarkeit, Schlafstörungen;
Hyperkinesie; Übelkeit; Erbrechen; erhöhte γ-GT (v.a. in Komb. mit Carbamazepin u. Valproat). Gelegentlich: Diplopie (bei Anwendung mit Carbamazepin); Lichtempfindlichkeit;
Hautausschlag; Hautallergie; Urtikaria; Müdigkeit. Vorsichtsmaßnahmen b. d. Anwendung: Hemmung v. Cytochrom P450-Isoenzymen: Cave Wechselwirkungen mit anderen
Arzneimitteln! Vor Behandlungsbeginn u. alle 6 Monate Blutbild u. Leberfunktion kontrollieren. Bei eingeschränkter Leber- u./od. Nierenfunktion Anwendung nicht empfohlen.
Anwendung b. Kindern zwischen 6 Monaten u. 3 Jahren sowie d. Wachstumsrate v. Kindern in Komb. m. Natriumvalproat sorgfältig überwachen. Hinweis: weitere Informationen zu
Wechselwirkungen, Dosierungsangaben; Anwendungsempfehlungen sowie Hinweise für Verkehrsteilnehmer enthält die Fach- und Gebrauchsinformation. DESITIN ARZNEIMITTEL
GMBH, Weg beim Jäger 214, 22335 Hamburg, www.desitin.de . Stand: Januar 2012
Diacomit® 250 mg / 500 mg Pulver - Wirkstoff: Stiripentol. Verschreibungspflichtig. Zusammensetzung: arzneilich wirksamer Bestandteil: 1 Beutel Diacomit® 250 mg Pulver enth. 250 mg
(E)-Stiripentol (Stiripentol); 1 Beutel Diacomit® 500 mg Pulver enth. 500 mg (E)-Stiripentol (Stiripentol) Sonstige Bestandteile Diacomit® 250 mg Pulver: Povidon K29/32;
Carboxymethylstärke-Natrium (Typ A) und Carmellose-Natrium, entspricht 0,11 mg Natrium pro Beutel; sprühgetrockn. Glucosesirup (500 mg pro Beutel); Aspartam (E 951) 2,5 mg pro
Beutel; Tutti-Frutti-Aroma (enth. 2,4 mg Sorbitol pro Beutel); Hyetellose; Erythrosin (E 127); Titandioxid (E 171). Sonstige Bestandteile Diacomit® 500 mg Pulver: Povidon K29/32;
Carboxymethylstärke-Natrium (Typ A) und Carmellose-Natrium, entspricht 0,22 mg Natrium pro Beutel; sprühgetrockn. Glucosesirup (1000 mg pro Beutel); Aspartam (E 951) 5 mg
pro Beutel; Tutti-Frutti-Aroma (enthält 4,8 mg Sorbitol pro Beutel); Hyetellose; Erythrosin (E 127); Titandioxid (E 171). Warnhinweise: Diacomit® 250 mg / 500 mg Pulver enthält
Aspartam u. kann daher für Menschen mit Phenylketonurie schädlich sein; Pat. mit Glucose-Galactose-Malabsorption sollten Diacomit® 250 mg / 500 mg
Pulver aufgrund seines Gehaltes an Glucose nicht einnehmen; aufgrund des Gehaltes an Sorbitol sollten Pat. mit hereditärer Fructoseintoleranz Diacomit® 250 mg
/ 500 mg n i c h t e i n n e h m e n . H i n w e i s : I n f o r m a t i o n e n z u N e b e n w i r k u n g e n , Gegen a n z e i g e n s i e h e o b e n ; I n f o r m a t i o n e n z u
W e c h s e l w i r k u n g e n , Dosierungsangaben; Anwendungsempfehlungen sowie Hinweise für Ve r ke h r s t e i l n e h m e r e nt h ä l t d i e Fa c h - u n d
Gebrauchsinformation. DESITIN ARZNEIMITTEL GMBH, Weg beim Jäger 214 , 22335 Hamburg , www.desitin.de Stand: Januar 2012
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Originalien/Übersichten
Mikrozephalie
und angeborene Immundefekte
S. KENZEL1, 2, 3, K. EIRICH4, D. SCHINDLER4, H. V. BERNUTH1, 5
1
Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt Pneumologie und Immunologie Charité –
Universitätsmedizin Berlin, Campus Virchow-Klinikum, Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
2
Berlin-Brandenburg Centrum für Regenerative Therapien, Charité – Universitätsmedizin
Berlin, Campus Virchow-Klinikum, Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
3
Berlin-Brandenburg School for Regenerative Therapies, Charité – Universitätsmedizin
Berlin, Campus Virchow-Klinikum, Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
4
Institut für Humangenetik, Biozentrum, Universität Würzburg,
Theodor-Boveri-Weg, 97074 Würzburg
5
Labor Berlin – Fachbereich Immunologie
Zusammenfassung
Neben den im vorangegangenen Artikel vorgestellten Ursachen für primäre
Mikrozephalie sind Ursachen einer Mikrozephalie bekannt, die mit einem angeborenen Immundefekt einhergehen.
Gemeinsame pathophysiologische Grundlage der Kombination aus „Mikrozephalie
und Immundefekt“ ist dabei meist eine
Störung im Erhalt der DNA-Integrität.
Eine verminderte genomische Stabilität
kann durch verschiedene vererbte Defekte
verursacht werden: Mit Mikrozephalie in
Verbindung gebracht werden vor allem
Störungen der Doppelstrang- oder Replikations-abhängigen DNA-Reparatur
wie des Non-Homologous-End-Joinings
(NHEJ) und der Homologen Rekombination (HR), das Bloom Syndrom, Defekte
der Telomerintegrität (Dyskeratosis congenita), Defekte der DNA-Replikation (M.
Schimke), Defekte der DNA-Entwindung
(MCM4-Defekt) und die Immundefekt
Centromerinstabilität Faciale Anomalien
(ICF) Syndrome 1 und 2.
Das menschliche adaptive Immunsystem erkennt vermutlich 1012 – 1018 verschiedene Antigene. Diese Fähigkeit geht
auf die klonale Bildung von Zellen zurück,
die jedes dieser Antigene mit ihrem (TZell-) Rezeptor oder dem von Ihnen sezernierten Antikörper spezifisch erkennen
können. Diese Vielfalt der spezifischen
Antigenerkennung wird durch die sogenannte V(D)J-Rekombination erreicht.
Hierbei werden an prädisponierten Stellen
der für T-Zell-Rezeptoren und Antikörper
kodierenden DNA Doppelstrangbrüche
eingefügt (durch die Enzyme RAG1 und
RAG2) und die entstehenden V, D und
J Bruchstücke per Zufall mittels NonHomologous-End-Joining (NHEJ) wieder
zusammengefügt (u. a. beteiligte Moleküle: DNA-PKcs, Artemis, DNA-Ligase IV,
Cernunnos/XLF). Neben einer Mikrozephalie mit Immundefekt durch verminderte
DNA-Integrität/erhöhte genomische Instabilität sind einzelne Entitäten bekannt,
die sich nicht auf eine gemeinsame pathophysiologische Störung zurückführen
lassen [22q11.2 Deletionssyndrome, M.
Cohen, Glykolisierungsdefekte/Congenital
Disorders of Glycosylation (verschiedene
CDG-Syndrome und Leukozytenadhäsionsdefekt Typ II) und MECP2 Duplikationssyndrom]. Dieser Artikel soll einen
Überblick über über Krankheitsbilder und
assoziierte Syndrome, die mir Mikrozephalie und Immundefekt einhergehen
geben und das klinische Bewusstsein dahingehend schärfen.
Schlüsselwörter
Mikrozephalie – angeborene Immundefekte – DNA-Integrität – genomische
Instabilität – Radiosensitivität – Non-homologous-End-Joining (NHEJ) – Homologe Rekombination (HR) – Telomerasedefekte – Fanconi-Anämie
Microcephaly and primary
immunodeficiency
Abstract
In addition to the causes of primary
microcephaly presented in the preceding,
microcephaly can occur in association
with congenital immunodeficiency. The
common pathophysiological basis of “mi-
crocephaly and immunodeficiency” is frequently due to disturbed preservation of
DNA integrity. Decreased genomic stability may be caused by several inherited defects: disorders of the double-stranded or
replication-dependent DNA repair, repair
such as the Non-Homologous End Joining
(NHEJ) and Homologous Recombination
(HR), Bloom syndrome, defects of telomere
integrity (dyskeratosis congenita), defects
of DNA replication (M. Schimke), defects
of DNA untangling (MCM4-defect) and
the immunodeficiency-centromeric instability-facial anomalies (ICF) syndromes
type 1 and 2.
The human adaptive immune system
recognizes approximately 1012 – 1018 different antigens. This ability is ensured by
the generation of cellular clones, that
can recognize specific antigens by their
surface (T-cell) receptor or secreted antibody. Clonal diversity of antigen-specific
recognition is achieved by the so-called
V(D)J recombination. Within this process
DNA double strand breaks are inserted at
predisposed locations of the gene coding
for the T-cell receptor or antibody (by the
enzymes RAG1 and RAG2) and the resulting V, D and J fragments are randomly realigned by NHEJ (participating molecules:
DNA-PKcs, Artemis, DNA ligase IV, Cernunnos/XLF). In addition to microcephaly
with immunodeficiency due to diminished
DNA integrity/increased genomic instability individual entities with microcephaly
and immunodeficiency are known, which
can not be traced back to a common
pathophysiological disorder [22q11.2 deletion syndrome, M. Cohen, Congenital
Disorders of Glycosylation (CDG) (e. g.
leukocyte adhesion deficiency Type II),
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Originalien/Übersichten
Entität
Klinisches Bild
Humorale Immunität
Zelluläre Immunität
Zelluläre Funktionsdiagnostik
Defekte der homologen Rekombination
Ataxia teleangiectatika
OMIM #208900: AR-ATM
•
•
•
•
•
Mikrozephalie
Ataxie
Teleangiektasien
Pneumonie, Sinusitis
Lymphome und Karzinome
IgM ↑
IgG ↓
IgA ↓
Impfantwort ↓
TlowBlow(S)CID
CD3↓ CD19↓
CD4/CD45RA↓
CD4/CD45R0↑
↑g/d T-Zellen
• Material: Lymphozyten
Erhöhte Rate an spontanen und strahleninduzierten Doppelstrangbrüchen
(Mitose)
Strahleninduziert vermehrter G2-Arrest
Telomerlängenverkürzung (sekundär)
Translokation 7/14
Oligoklonales TCRVβ Profil
Nijmegen-breakage-Syndrom
OMIM #252269: AR-NBS
•
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•
•
•
Mikrozephalie
Entwicklungsverzögerung
Intrauteriner Minderwuchs
Kleinwuchs
Vogelähnliche Gesichtsdysmorphie
Erhöhte Infektionsneigung
B Zell-Lymphome
IgM ↑
IgG ↓ (in 30%)
IgA↓
IgG2↓
IgG4↓
Impfantwort ↓
Normal in 10%
CD3/CD4↓
CD8 nicht erniedrigt
• Material: Lymphozyten
Erhöhte Rate an spontanen und strahleninduzierten Doppelstrangbrüchen (Mitose)
Strahleninduziert vermehrter G2-Arrest
Telomerlängenverkürzung (sekundär)
Translokation 7/14
Oligoklonales TCRVβ-Profil
Defekte des Non-homologous-end-joining
DNA-Ligase-IV-Defekt
OMIM #606593: AR-LIG4
•
•
•
•
•
•
•
Mikrozephalie
Entwicklungsverzögerung
Vogelähnliche Gesichtsdysmorphie
Kleinwuchs
Path. Infektneigung
T-ALL
EBV-ass. Hodgkin Lymphome
IgM ↑
IgG ↓
IgA ↓
Impfantwort ↓
T-B-(S)CID oder TlowBlow(S)CID
CD3↓
CD4/CD45RA↓
CD4/CD45R0↑
CD19↓
• Material: Fibroblasten (Hautbiopsie)
Erhöhte Rate an strahleninduzierten Doppelstrangbrüchen (Mitose)
Strahleninduziert vermehrter G2-Arrest
Fehlende TRECs
• Material: Lymphozyten
Erhöhte Rate an strahleninduzierten Doppelstrangbrüchen (Mitose)
Strahleninduziert vermehrter G2-Arrest
Oligoklonales TCRVβ-Profil
Cernunnos Defekt
OMIM #611291: AR-NHEJ1
•
•
•
•
•
•
•
Mikrozephalie
Vogelähnliche Gesichtsdysmorphie
Entwicklungsverzögerung
Kleinwuchs
Erhöhte Infektionsneigung
Skelettfehlbildungen
Ggf. B-Zell-Lymphome
IgM ↑
IgG ↓
IgA ↓
Impfantwort ↓
TlowBlow(S)CID
CD3↓
CD4/CD45RA↓
CD4/CD45R0↑
CD19↓
• Material: Fibroblasten (Hautbiopsie)
Erhöhte Rate an strahleninduzierten Doppelstrangbrüchen (Mitose)
Strahleninduziert vermehrter G2-Arrest
• Material: Lymphozyten
Erhöhte Rate an strahleninduzierten Doppelstrangbrüchen (Mitose)
Strahleninduziert vermehrter G2-Arrest
Oligoklonales TCRVβ-Profil
Fehlende TRECs
Fanconi Anämie und Bloom Syndrom
Fanconi Anämie
OMIM #227650
OMIM #607139: AR-FANCA
OMIM #300515: XR-FANCB
OMIM #613899: AR-FANCC
OMIM #600185: AR-FANCD1
OMIM #613984: AR-FANCD2
OMIM #613976: AR-FANCE
OMIM #613897: AR-FANCF
OMIM #602956: AR-FANCG
OMIM #611360: AR-FANCI
OMIM #609054: AR-FANCJ
OMIM #608111: AR-FANCL
OMIM #609644: AR-FANCM
OMIM #610832: AR-FANCN
OMIM #602774: AR-FANCO
OMIM #613951: AR-FANCP
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•
Daumen- und Radiusfehlbildungen
Mikrozephalie
Mikrophthalmie
Mikrosomie
niedriges Geburtsgewicht
Fehlbildungen der Augen
Café-au-lait-Flecken
Herzfehlbildungen
Hypogonadismus
Hypothyreose
Entwicklungsverzögerung
Innenohrschwerhörigkeit
Diabetes mellitus
Knochenmarksversagen
Myelodysplasie
variabel
Immundefekt im Rahmen
des Myelodysplastischen
Syndroms (MDS)
• Material: Lymphozyten
Spontan erhöhte Chromosomenbrüchigkeit
Induktion eines G2-Arrestes durch Mitomycin C, Diepoxybutan und Cisplatin
Erhöhte Apoptoserate
Sauerstoffinduzierte Zellzyklusstörung und Wachstumsversagen
• Material: Fibroblasten (Hautbiopsie)
Induktion eines G2-Arrestes durch Mitomycin C, Diepoxybutan und Cisplatin
Sauerstoffinduzierte Zellzyklusstörung und Wachstumsversagen
Bloom-Syndrom
OMIM #210900: AR-RECQL3
•
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•
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•
Dolichocephaly
Kleinwuchs intrauterin und postnatal
Teleangiektasien
Café-au-lait-Flecken
Minderwuchs
Vogelähnliche Gesichtsdysmorphie
Leukämie, Lymphome, Karzinome
IgG ↓
IgM ↓
IgA ↓
CD3↓
Normales TCRVß
• Material: Lymphozyten
Induktion eines G2-Arrestes durch Mitomycin C, Diepoxybutan, Cisplatin
Strahleninduziert vermehrter G2-Arrest
Telomerlängenverkürzung
Erhöhte Schwesterchromatiden-Austauschrate
z.T. reduzierte Lymphozytenproliferation
z.T. verminderte CD4+ und CD8+ T Zell-Antwort auf CD3-abhängige Zellaktivierung
Telomer-Integritäts-Defekte
Dyskeratosis congenita
OMIM #305000: XL-DKC1
OMIM #127550: AD-TERC
OMIM #613989: AR-TERT
OMIM #613990: AD-TINF2
OMIM #224230: AR-NOLA3
OMIM #613987: AR-NOLA2
OMIM #613988: AR-WRAP53
OMIM #224230: AR
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IgG ↓
IgA ↓
IgM ↓
CD19↓
CD56/CD16↓
CD4↓
CD4/CD45RA↑
CD4/CD45R0↓
Neutropenie
• Material: Lymphozyten
Erhöhte Chromosomenbrüchigkeit durch Mitomycin C und Diepoxybutan
Verzögerter Eintritt in M-Phase (G2/M checkpoint)
Komplementationsanalysen
Hoyeraal-HreidarssonSyndrom
OMIM #300240: XR-DKC1
• Wie Dyskeratosis congenita, jedoch IgG ↓
zusätzlich„schwere Verlaufsform der IgA ↓
IgM ↓
Dyskeratosis congenita“
• Neonataler Beginn
• Intrauterine Wachstumsverzögerung
CD19↓
CD56/CD16↓
CD4↓
CD4/CD45RA↑
CD4/CD45R0↓
Neutropenie
• Material: Lymphozyten
Erhöhte Chromosomenbrüchigkeit durch MMC und DEB
Verzögerter Eintritt in M-Phase (G2/M checkpoint)
Mikrozephalie
Mentale Retardierung
Kleinwuchs
Zerebelläre Hypoplasie
Ataxie
Hypopigementierung
Nageldystrophie
Alopezie
Gingivahyperplasie
Xanthome
Nicht-infektiöse chronische
Durchfälle („GvHD like disease“ mit
vermehrter Apoptose mucosaler
Enterozyten)
• Lungenfibrose
• Leberfibrose
• Tumorerkrankungen
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Originalien/Übersichten
Revesz-Syndrom
OMIM #268130: AD-TIN2
•
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•
Bilaterale exsudative Retinopatie
Knochenmarkshypoplasie
Nageldystrophie
Wachstumsretardierung
Zerebelläre Hypoplasie
Nageldystrophie
Pigmentierungsstörungen der Haut
orale Leukoplakie
IgG ↓
IgA ↓
IgM ↓
CD19↓
CD56/CD16↓
CD4↓
CD4/CD45RA↑
CD4/CD45R0↓
Neutropenie
• Material: Lymphozyten
Erhöhte Chromosomenbrüchigkeit durch MMC und DEB
Verzögerter Eintritt in M-Phase (G2/M checkpoint)
Komplementationsanalysen
Zentromer-Instabilitätsdefekte
ICF Typ 1 und Typ 2
OMIM #602900: AR-DNMT3B
OMIM #614069: AR-ZBTB24
IgM ↓
• Gesichtsdysmorphie (flache Nasenwurzel, Epikanthus, Hypertelorismus, IgG ↓
IgA ↓
Mikrognathie)
• mentale Retardierung
• erhöhte Anfälligkeit für Infektionen
der Atemwege, des Gastrointestinaltraktes sowie der Haut
• Kardiale Fehlbildungen
• Café-au-lait-Flecken
• Muskuläre Hypotonie
• Gedeihstörung
CD19↓ oder ↑
• Material: Lymphozyten
CD3↓
Hypomethylierung der Chromosomen 1, 9, 16
Typ 2: Variante der PelgerZentromerinstabilität nach Stimulation mit PHA
Huëtschen-Kernanomalie
Typ 2: Pelger-Huëtsche-Kernanomalie
Sonstige
IgG teilweise↓
Immunoossäre Dysplasie Typ • Mikrozephalie
• Kleinwuchs bei Skelettanomalien:
Schimke
u.a. Lendenlordose↑, breite NasenOMIM #242900: AD/AR-SMARwurzel, prominente Nasenspitze,
CAL1
abgeflachte Wirbelkörper, kleines
Becken, Mikrodontie, kurzer Hals,
kurzer Stamm, Femur-/Pfannendachhypoplasie
• Steroidrefraktäre, fokal-segmentale
Glomerulosklerose mit konsekutiv
chronischem Niereninsuffizienz
• Rez. Schlaganfälle
• Erhöhte Infektanfälligkeit
MCM4-Defekt
OMIM #609981
IgG2 teilweise↓
• Mikrozephalie
• NK-Zell-Defekt mit erhöhter Anfälligkeit für virale Infektionen
• Nebenniereninsuffizienz
• Kleinwüchsigkeit
22q11-Deletionssyndrome
OMIM #188400: AR-TBX1
OMIM #192430: AR-TBX1
• Mikrozephalie
• Herzfehler
• Milde Dysmorphie mit Retrognatie,
pominenter Nase, kleinen Ohren,
kleiner Mund
• Thymushypoplasie mit konsekutivem T-Zelldefekt
• Gaumenspalte
• Hypokalzämie
• Lernbehinderung
variabel
CD3↓
• Material: Lymphozyten
CD4↓
Verminderte Lymphozytenproliferation auf Mitogene
CD4+CD45RA+↓
CD8 selten ↓
γ/δ-CD4↑
CD4+CD45RA+↓
CD4/CD8 normal bis erniedrigt
Neutropenie
CD16+CD56+ ↓
CD16hi/CD16dim↑
• Material: Fibroblasten (Hautbiopsie)
spontaner und durch Aphidicolin verstärkter G2-Arrest
• Material: Lymphozyten
Erhöhte Rate an spontanen und strahleninduzierten
Doppelstrangbrüchen (Mitose)
Strahleninduziert vermehrter G2-Arrest
Telomerlängenverkürzung (sekundär)
Translokation 7/14
oligoklonales TCRVβ-Profil
CD3↓
CD4↓
CD4+CD45RA+↓
• Material: Lymphozyten
Reduzierte Lymphozytenproliferation auf Antigene
reduzierte TRECs
Tab. 1: Syndrome, die mit Mikrozephalie, Immundefekt und auch erhöhter Sensitivität gegenüber ionisierender Strahlung einhergehen und auf
Defekte im NHEJ-Signalweg zurückgeführt werden können
and MECP2 duplication syndrome]. The
following article gives an overview over
syndromes presenting with immunodeficiency associated with microcephaly and
aims to raise clinical awareness for these
diseases.
Keywords
Microcephaly – primary imunodeficiency
– DNA integrity – genomic instability – radiosensitivity – non-homologous end joining – homologous recombination – telomerase dysfunction – Fanconi anemia.
Bibliography
Neuropaediatrie 2013; 12: 20-37,
© Schmidt-Roemhild-Verlag, Luebeck,
Germany: ISSN 1619-3873; NLM ID
101166293; OCoLc 53801270
DNA-Reparatur-Defekte
DNA-Doppelstrangbrüche (DNA-DSB)
treten im normalen Zellzyklus eher selten auf. Physiologischerweise entstehen
sie während der Meiose und der V(D)JRekombination im Rahmen der B- und
T-Zell-Reifung (151). Aber auch exogene
Noxen wie ionisierende Strahlung können DNA-DSB induzieren. Zur Korrektur
dieser Defekte sind Reparaturmechanismen essentiell: (i) das Non-Homologous-End-Joining (NHEJ) und die Homologe Rekombination (HR) (117). In
beiden Fällen wird in Folge des Defektes
eine komplexe Kaskade in Gang gesetzt,
die zum Zellzyklusarrest führt und entsprechende Reparaturmechanismen bzw.
den Zelltod initiiert. Defekte innerhalb
dieser Signalkaskaden führen in aller
Regel zu einem klinischen Phänotyp, der
durch neurologische und immunologische oder hämotologische Auffälligkeiten, aber auch weitere assoziierte Symptome charakterisiert ist (59). Während
vermutet wird, dass neurologische Auffälligkeiten und somatische Fehlbildungen primär auf DNA-Schäden während
der Embryonalentwicklung zurückzuführen sind, resultieren immunologische
oder hämatologische Auffälligkeiten aus
der hohen Proliferationskapazität des
hämatopoietischen Systems und und
werden daher oft erst zu einem späteren
Zeitpunkt symptomatisch. Da neben den
exogenen Noxen auch die für T- und BZellen essentielle V(D)J-Rekombination
zu DNA-DSB führt, sind bei Reparaturdefekten diese Zellen in zweifacher
Hinsicht prädisponiert für Funktionsdefizite, genomische Instabilität und
neoplastische Entartung. Tabelle 1 fasst
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Originalien/Übersichten
diejenigen Syndrome zusammen, die mit
Mikrozephalie, Immundefekt und auch
erhöhter Sensitivität gegenüber ionisierender Strahlung einhergehen und auf
Defekte im NHEJ-Signalweg zurückgeführt werden können.
Auf Grund der klinischen Gemeinsamkeiten werden diese Erkrankungen auch
unter dem Begriff „kombinierter Immundefekt (CID) mit Mikrozephalie, Kleinwuchs und erhöhter Strahlensensitivität“
zusammengefasst.
1. Erkrankungen des NonHomologous-End-Joining
(NHEJ) und der Homologen
Rekombination (HR)
1.1 Ataxia teleangiectatica
Die Ataxia teleangiectatica (=AT, LuisBar-Syndrom, OMIM #208900)), die mit
dem markanten klinischen Bild, der im
Kleinkindesalter einsetzenden zerebellären Ataxie einhergeht, wurde als erste
Erkrankung aus dieser Gruppe der DNAReparaturdefekt-Syndrome 1975 durch
Taylor et al. funktionell definiert (163). Sie
wird autosomal-rezessiv mit einer Inzidenz
von etwa 1:40.000 vererbt. Zugrunde liegen dabei biallelische Mutationen in dem
für das ATM (Ataxia teleangiectasia, mutated) -Protein kodierenden Gen, das auf
Chromosom 11q23 lokalisiert ist (142).
Die Mutationen einer großen Anzahl in
Deutschland lebender AT-Patienten wurden von Sandova et al. (133) und Demuth
et al. (34) analysiert. Das ATM-Protein ist
wesentlich an der Zellzykluskontrolle und
Koordinierung des Zellzyklusarrestes DNADoppelstrangbrüchen (DNA-DBS) beteiligt
(90). Bei Betroffenen ist das Auftreten
von zerebellärer Ataxie und Teleangiektasien vor dem fünften Lebensjahr quasi
pathognomonisch (164). Charakteristisch
ist insbesondere vermehrtes Stolpern bei
Kleinkindern, die das freie Laufen bereits
beherrschten, und eine Dysmetrie. Die Ataxie, zunächst rumpfbetont, später auch die
Extremitäten betreffend, geht meist der
Entwicklung von Teleangiektasien voraus.
Auf Grund einer progressiven neurologischen Degeneration treten bei >90% aller
AT-Patienten Chorea oder Dystonie auf
und Sehnenreflexe verschwinden vor dem
achten Lebensjahr fast vollständig. Eine
okkuläre Apraxie ist häufig (184). Bereits
im Teenageralter benötigen betroffene
Patienten meist intensive Hilfe bei der Bewältigung von Alltagstätigkeiten wie dem
An- und Auskleiden, der Körperpflege und
dem Essen. Die kognitive Entwicklung dieser Patienten ist in aller Regel normal, der
Schulbesuch aus intellektueller Perspektive problemlos möglich. Für eine orientierende Diagnostik wird gerne die erhöhte
zelluläre Radiosensitivität herangezogen.
Neben den neurologischen Auffälligkeiten kann die AT mit einer deutlich
erhöhten Anfälligkeit für sinopulmonale
Infekte einhergehen (113, 132). Auf zellulärer immunologischer Ebene sind dabei
verschieden schwer ausgeprägte Defekte
der Lymphozytenreifung im Sinne kombinierter Immundefekte entsprechend eines
TlowBlow(S)CID mit absolut erniedrigten
CD3+-T-und CD19+-B-Zellen bei relativ
erhöhten Werten von γ/δ und CD45RO+
T-Zellen nachweisbar. Die Antwort auf
bakterielle Stimuli und die Impfantwort
auf Polysaccharid-Vakzine ist meist reduziert (132). Auf Grund des eingeschränkten NHEJ sind die Prozesse des T-Zell-Rezeptor-Rekombinationsprozesses gestört,
sodass ein oligoklonales Vß-T-Zell-Rezeptor-Profil entsteht (62). Die zellulären
Defekte führen darüber hinaus zu einem
eingeschränkten Antikörperklassenwechsel, sodass bei niedrigen Spiegeln für IgG
und IgA der IgM-Spiegel häufig erhöht
ist. Bemerkenswerterweise sind trotz der
teilweise laboranalytisch schweren Immundefekte und der signifikant erhöhten
Rate an sinopulmonalen Infektionen systemische oder opportunistische Infektionen bei AT-Patienten eher die Ausnahme.
Im Rahmen ihres DNA-Reparaturdefekts
und ihrer genomischen Instabilität innerhalb der lymphozytären Reihe haben ATPatienten zusätzlich ein deutlich erhöhtes
Risiko für die Entwicklung eines malignen
Lymphoms, dessen Erkrankungsgipfel am
Beginn der zweiten Lebensdekade liegt.
Heterozygote Mutationen können zu
einem variablen klinischen Bild (Brustkrebsdisposition, verstärkte Reaktionen
bei Strahlentherapie) führen oder völlig
asymptomatisch bleiben (104).
1.2 Nijmegen-Breakage-Syndrom
Die zweite große Krankheitsentität in
dieser Gruppe ist das 1981 erstmalig publizierte Nijmegen-Breakage-Syndrom
(NBS, NBN-Defekt, OMIM #252269)
(178). Auf Grund einer gewissen klinischen
Ähnlichkeit mit der AT wurde es zunächst
als eine Variante der AT verstanden (130,
179). Ursächlich für diese Erkrankung sind
Mutationen im NBN-Gen, das auf Chromosom 8q21 lokalisiert ist und für Nibrin,
ein im DNA-Reparatur- und Zell-Zyklus
multifunktionales Protein, kodiert (130).
In einer tschechischen Studie, in der 67
Patienten mit Mikrozephalie unklarer
Genese systematisch auf NBS untersucht
wurden, wurde in 13% aller Patienten ein
NBS diagnostiziert (145). Die betroffenen
Patienten zeigen bereits pränatal eine
starke intrauterine Wachstumsverzögerung, die in etwa 75% der Fälle mit einer
kongenitalen Mikrozephalie einhergeht
(28, 36). Postnatal imponiert eine ausgeprägte Gesichtsdysmorphie mit prominentem Mittelgesicht, zurückgetretener
Stirn, Agnathie, Mikrognathie oder Retrognathie, großen, tief sitzenden Ohren
und nach lateral ansteigenden Lidspalten
(„vogelähnliches Gesicht“) als Ausdruck
eines stark verminderten Wachstums
des Gehirns und des Hirnschädels. Dieser
morphologische Phänotyp ist innerhalb
der ersten Lebensmonate deutlich progredient und wird begleitet von proportioniertem Kleinwuchs entlang der 10.
Perzentile (29). Etwa die Hälfte der Kinder
zeigt bis zur Einschulung eine normale
Intelligenz, weitere 40% eine leichte und
nur 10% eine mittelschwere mentale Retardierung. Bis zum zehnten Lebensjahr ist
ein langsam fortschreitender Verlust kognitiver Fähigkeiten bis hin zu einer mittelgradigen Intelligenzminderung bei der
Mehrzahl der Patienten zu beobachten.
Des Weiteren leiden NBS-Pateinten
unter dermatologischen Auffälligkeiten
im Sinne einer deutlich erhöhten Sonnenempfindlichkeit und stammbetonten
Café-au-lait- oder Vitiligo-Flecken und
Teleangiektasien, die jedoch nicht so prominent und pathognomonisch erscheinen
wie bei AT. Auch zeigen NBS-Patienten in
der Regel keine Ataxie oder andere neurologische Symptome. Organische Fehlbildungen können insbesondere die Milz, den
Thymus und den Urogenitaltrakt betreffen.
Immunologische Auffälligkeiten umfassen
eine zelluläre und humorale Immundefizienz mit einer deutlich erhöhten Anfälligkeit für sinopulmonale Infekte. Dabei spielen Defekte im Antikörperklassenwechsel,
die häufig mit erhöhten IgM und niedrigen IgG (insbesondere IgG2 und Ig4), IgE
und IgA Spiegeln einhergehen, eine entscheidende Rolle. Bemerkenswerterweise
sind agammaglobulinämische Verläufe
ebenso möglich wie völlig normwertige IgSerumspiegel. Auf zellulärer Ebene findet
sich eine moderate T- und B- Lymphopenie. Die Lymphopenie ist klassischerweise
durch eine Reduktion der CD4+ T-Zellen
bei normalen oder ebenfalls erniedrigten
Frequenzen für CD3+CD8+ T-Zellen charakterisiert. Zusätzlich fehlen innerhalb
des CD4+ T-Zellkompartiments naive,
CD45RA exprimierende T-Zellen fast vollständig, während das CD8 Kompartiment
von dieser Veränderung nicht betroffen ist
(36, 106). Michalkiewicz et al. publizierten
2003, dass CD8+ T-Zellen von NBS-Patienten im Vergleich zu Gesunden eine deutlich niedrigere Expression von CD8 (CD8low)
und zusätzlich (wie bei AT) eine signifikant
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Originalien/Übersichten
erhöhte Frequenz von natürlichen Killer
(NK)-Zellen und γ/δ T-Zell-Rezeptor (TCR)
exprimierenden T-Zellen aufweisen (106).
Möglicherweise sind letztere Phänomene
Ausdruck einer mangelhaften Differenzierung des Immunsystems. Letztendlich
ist die erhöhte Inzidenz von Malignomen
(ca. 50%) eine meist prognoselimitierende
Komplikation. Lymphome, insbesondere
B-Zell-Lymphome, stellen die häufigste
Tumorentität bei NBS-Patienten dar (37,
105, 179).
1.3 Ataxia-teleangiectaticaähnliche und NijmegenBreakage–ähnliche Syndrome
Neben der klassischen AT und dem klassischen NBS ist von wenigen Patienten mit
AT (MRE11A-Defekt)- und NBS (RAD50Defekt)-ähnlichen Syndromen (OMIM
#604391) berichtet worden (162, 177).
Dem AT-ähnlichen Syndrom (AT-like disease) liegen hypomorphe Mutationen im
MRE11A-Gen zugrunde, dessen Produkt
Bestandteil des MRN-Komplexes ist (93).
Klinisch zeigen diese Patienten ein der
klassischen AT sehr ähnliches Krankheitsbild, wobei die neurologischen Zeichen
später einsetzen und eine deutlich langsamere Progredienz aufweisen. Dennoch
zeigen einige dieser Kinder eine Mikrozephalie bei normaler Intelligenz (100). Teleangiektasien treten nicht auf und auch
der immunologische Phänotyp ist vergleichsweise mild ausgeprägt. Lediglich
bei einigen Patienten ist eine reduzierte
Antwort auf Pneumokokkenpolysaccharide beschrieben (162). Das Nijmegen
Breakage – ähnliche Syndrom (NBS-like
disease) ist dem klassischen NBS klinisch
sehr nah verwandt. Ihm zugrunde liegen
hypomorphe Mutationen im RAD50-Gen.
Während die neurologischen und dermatologischen Charakteristika in klinisch
abgeschwächter Form zu finden sind, ist
die Immunität kaum beeinträchtigt und
Malignome sind bei der einzigen bisher
berichteten Patientin bislang nicht aufgetreten (177).
1.4 RIDDLE-Syndrom
Ein weiteres, der AT verwandtes Syndrom ist das 2007 beschriebene RIDDLE Syndrom (OMIM #611943) (153). Der
Name setzt sich als Akronym aus den
klinisch führenden Charakteristika dieses
bislang einzigen Patienten zusammen: Radiosensitivität, Immundefekt (erniedriges
IgG und IgM), Dysmorphie und Lerndefizit
bezüglich kognitiver und motorischer Fähigkeiten. Als molekulargenetische Ursache wurde ein Defekt in der Rekrutierung
des Proteins TP53BP1, ein Protein, das wesentlich in die DNA-Reparatur involviert
ist, zu Stellen mit DNA-DSB beschrieben.
Eine Mutation konnte nicht nachgewiesen werden, sodass die Vermutung eines
TP53BP1 übergeordneten Defektes nahe
liegt (153, 154).
1.5 DNA-Ligase-IV-Defizienz
Der erste Patient mit einer DNA-Ligase-IV-Defizienz wurde 1990 beschrieben (126). Klinisch auffällig wurde dieser
14-jährige Junge zunächst durch eine
akute lymphatische Leukämie. Im Rahmen
einer unkontrollierbaren Reaktion auf die
nach MRC-UKALL-S-Protokolls durchgeführte Strahlentherapie verstarb der
Junge 8 Monate nach Therapiebeginn infolge einer schweren Zytopenie und desquamativen Reaktion, die in eine strahleninduzierte Enzephalopathie mündete.
Obwohl bereits zu diesem Zeitpunkt die
Ursache für den Krankheitsverlauf, eine
erhöhte Strahlensensitivität erkannt wurde, dauerte es 9 Jahre, bis die genetische
Diagnose, eine Mutation im DNA-Ligase
IV-(LIGIV)-Gen auf Chromosom 13q33,
gestellt werden konnte (116). In der nachfolgenden Charakterisierung weiterer
Patienten mit DNA-Ligase-IV-Defizienz
konnten Mikrozephalie, Kleinwuchs und
eine globale Entwicklungsverzögerung
sowie weitere an das NBS erinnernde
Symptome als klinische Charakteristika
beschrieben werden, die im allgemeinpädiatrischen Untersuchungsbefund Anlass
zur weiteren Diagnostik geben sollten (14,
20). Eine beeinträchtigte Fähigkeit zur
Schaffung von Immundiversität, die sich
in einer SCID-Variante mit charakteristischem immunologischen Phänotyp äußern kann, führt zum Bild eines rudimentären Immunsystems (46). Immunologisch
geht die DNA-Ligase-IV-Defizienz häufig
mit einer schweren Lymphopenie und
Hypogammaglobulinämie (mit erhöhtem IgM bei erniedrigtem IgG, IgA und
IgE) einher, die ursächlich für rezidivierende, insbesondere bronchopulmonale
Infekte ist. Auf zellulärer Ebene zeigt sich
dabei ein radiosensitiver T-B-(S)CID oder
TlowBlow(S)CID mit charakteristischerweise
vermehrt reifen Memory-CD4+CD45ROT-Zellen bei verminderten Frequenzen
naiver CD4+CD45RA+-Lymphozyten (47).
Alle Patienten haben ein deutlich erhöhtes Risiko für akute lymphatische Leukämien (ALL) und EBV-assoziierte NonHodgkin-Lymphome. Allerdings ist der
klinische Phänotyp sehr variabel. Manche
Patienten mit DNA-Ligase-IV-Defekt weisen ein progredientes Knochenmarkversagen auf, das zur Transfusionsabhängigkeit oder zur Notwendigkeit einer häma-
topoetischen Stammzelltransplantation
führen kann (66).
1.6. Cernunnos-XLF-NHEJ1Defizienz-Syndrom
Ebenso wie die DNA-Ligase-IV-Defizienz geht auch das Cernunnos-XLFNHEJ1-Defizienz-Syndrom mit einem
Defekt im NHEJ und der V(D)J-Rekombination einher. Das Cernunnos-Protein
(= XLF, XRCC4-like-Faktor) interagiert mit
dem XRCC4-Ligase-IV-Komplex und wird
durch NEHJ1 auf 2q35 kodiert. Im Jahre
2006 wurden die ersten 6 Patienten mit
diesem Syndrom beschrieben (34, 35).
Diese Patienten zeigten einen klinischen
und immunologischen Phänotyp wie er
von DNA-Ligase-IV-Defizienz-Patienten
bekannt war, wobei zusätzlich skelettale
Fehlbildungen, insbesondere Handdeformitäten, auffällig waren (19). Assoziierte
Lymphome wurden bislang ausschließlich
in retrospektiven Analysen von B-ZellLymphomen beschrieben (36). Dutrannoy
et al. berichteten über 5 weitere Patienten
mit Cernunnos-Syndrom und ihre Mutationen im NHEJ1-Gen (41). Danach ergibt
sich für Cernunnos-Patienten ein NBSähnliches klinisches Bild mit Mikrozephalie, Entwicklungsverzögerung und schwerer Immundefizienz infolge einer T- und
B-Zell-Lymphopenie sowie ausgeprägter
zellulärer Radiosensitivität.
1.7 Artemis Defizienz
Das Artemis-Protein wird kodiert durch
das Gen DCLRE1C (DNA cross-link repair
1C)-Gen. Artemis besitzt Einzelstrang5‘>3‘Exonuklease-Funktion, ist zuständig
für die Trimmung von DNA-EinzelstrangÜberhängen im Rahmen des NHEJ-Prozesses und somit beteiligt an der DNAReparatur und V(D)J-Rekombination.
Bei Artemis-defizienten Individuen ist
die V(D)J-Rekombination blockiert. Reife
T- und B-Zellen können nicht produziert
werden. DLCRE1C-Mutationen wurden
zuerst bei SCID-Patienten mit ungewöhnlich hoher zellulärer Strahlensensitivität
identifiziert. Nach der Herkunft dieser
Patienten wurde deren Erkrankung SCID
vom Athabascan-Typ (SCIDA) benannt.
Die Erkrankung wird autosomal-rezessiv
vererbt. Bis 2010 waren 49 Patienten
mit DCLRE1C- Mutationen berichtet. Sie
zeigten entweder einen SCIDA oder einen
Omenn-Phänotyp (118).
1.8 DNA-PKc-Defizienz
Bei einem Patienten mit radiosensitiver
T–B–-schwerer kombinierter Immundefizienz (RS-SCID) fand sich eine homozygote
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Originalien/Übersichten
DNA-PKcs-missense-Mutation, L3062R
(41). Diese Mutation führte zu insuffizienter Artemis-Aktivierung; die KinaseFunktion des DNA-PKcs-Proteins und
seine Bindungs-Kapazität an DNA-Enden
waren nicht beeinträchtigt. Hypomorphe DNA-PKcs-Mutationen mit residualer Proteinfunktion und überwiegend
Artemis-abhängiger Dysfunktion können
daher zu einem Artemis-ähnlichen Krankheitsbild führen.
Pathophysiologie
NHEJ (NHEJ, Abb.1) agiert häufiger
während der G1-Phase als während der
G2-Phase. Dieser Mechanismus spielt
sowohl bei der Reparatur von DNA-DSB
durch exogene Noxen als auch der Zusammenfügung von physiologischen DSB
im Rahmen der V(D)J-Rekombination im
Rahmen der Generierung von Immunglobulinen, T/B-Zell-Rezeptoren und des
Immunglobulin-Klassenwechsels
eine
Rolle. Bislang sind acht Moleküle bekannt,
die diesen Prozess kontrollieren. DNADSB werden von dem MRN-Komplex,
bestehend aus den Molekülen MRE11A,
RAD50 und Nibrin, erkannt und initiieren
die Aktivierung der Serin-Protein-Kinase
ATM, aus der Familie der Phosphatidylinositol-3-Kinasen (PIKK). Zunächst werden
3‘-Einzelstrang-Überhänge gebildet, die
vermutlich, jedoch nicht ausschließlich
durch die Exo- und Endonukleaseaktivität
von MRE11A entstehen. Während RAD50
aufgrund seiner ATPase-Aktivität vermutlich zusätzlich zur Entwindung der DNA
beiträgt, stellt Nibrin ein regulatorisches
Protein dar, das die Bindung der einzelnen Moleküle und die Reparaturprozesse
koordiniert. KU70/KU80 sowie die katalytische Untereinheit der DNA-abhängigen
Proteinkinase (DNA-PKcs) binden an die
Bruchstelle und bilden gemeinsam das
DNA-PK-Holoenzym, das die Enden des
DNA-DSB schützt, sie in räumlicher Nähe
hält und zudem die Bindung weiterer Proteine des Ligationskomplexes (Artemis,
XRCC4, DNA-Ligase IV, SLF (Cernunnos)/
NHEJ1 und DNA-Polymerase µ) initiiert.
Insbesondere bei DNA-DSB durch ionisierende Strahlung entstehen häufig komplexe Strukturen an den überhängenden
DNA-Enden. Artemis, die neben ihrer
Exonuklease-Funktion auch eine Endonuklease-Funktion besitzt, kann komplexe
Haarnadelstrukturen lösen, sodass die
Ligation durch das Zusammenspiel von
XRCC4, DNA-Ligase-IV und SLF (Cernunnos)/NHEJ1 vollzogen werden kann. Als
Nebenprodukt entstehen während des
Ligationsprozesses sog. T cell receptor excision cycles (TRECs). Bei der HR werden
überhängende DNA-Einzelstrang-Enden
von dem Replikationsenzym A (RPA) erkannt, das daran bindet und zur Rekrutierung weiterer Proteine (u. a. RAD51,
BRCA 1 und 2) führt, die gemeinsam das
Nukleoproteinfilament bilden. Im Folgenden wird nach homologen Sequenzen
gesucht und der Reparaturprozess initiiert. Nach dessen Abschluss wird der neu
synthetisierte DNA-Strang an das 5‘-Ende
des geschädigten Fragmentes verbracht,
eventuelle Lücken durch Polymerasen geschlossen und beiden Enden durch Ligasen
miteinander verbunden (Abb. 1).
Diagnostik
Für die Diagnose der DNA-DSB-Reparaturdefekte sind die aufmerksame klinische Evaluation und das Bewusstsein für
diese Erkrankungen entscheidend. Den
ersten Schritt in der diagnostischen Aufarbeitung stellen die zelluläre Analyse von
Lymphozyten-Subpopulationen sowie die
Bestimmung zirkulierender Antikörper
einschließlich IgG-Subklassen dar. Etwa
35% aller Patienten mit AT und NBS zeigen
agammaglobulinämische Verläufe oder
schwere Defekte in IgG2 und IgG4 bei z.
T. normwertigen IgG-Gesamtspiegeln. Auf
chromosomaler Ebene finden sich bei Patienten mit AT, NBS und anderen Defekten
im NHEJ-Signalweg in 10-50% PHA-stimulierter Lymphozyten Chromosom 7 und
14 betreffende Inversionen oder Translokationen. Diesen liegen massiv gesteigerte
Fehl-Rearrangements, sogenannte TransRearrangements, zugrunde (69). Sie treten
infolge eines defektem NHEJ in Genen auf,
in denen Rekombination und DSB physiologischerweise häufig abläuft wie im genannten Beispiel die verschiedenen T-ZellRezeptor-Gene. Bei ca. 95% der Patienten
mit AT ist das Alphafetoprotein auf über
10 ng/ml erhöht. Dabei ist zu beachten,
dass das Alphafetoprotein im ersten und
zweiten Lebensjahr physiologischerweise
höhere Werte aufweist, sodass altersadaptierte Normalwerte zu beachten sind (56).
Auch das CEA ist bei AT erhöht. Bei weiterbestehendem Verdacht stellt die Radiosensitivitätstestung den Goldstandard dar.
Protein-Immunoblot-Verfahren können
zum direkten Nachweis von ATM, RAD50
oder NBS herangezogen werden. Bei den
hier vorgestellten Defekten des NHEJ
kann zusätzlich die PCR auf TRECs aus
Fersenblut der Guthrie-Karte als Suchtest
dienen. Bei hinreichenden klinischen und
zellbiologischen Hinweisen sollte frühzeitig die genetische Diagnostik in die Wege
geleitet werden.
Therapie
Abb. 1: Schematische Darstellung der DNA-DSB-Reparatur durch Non-Homologous-End-Joining
Bei allen genannten Erkrankungen
stellt ein prophylaktisches Konzept, das die
Risiken von infektiologischen und onkologischen Komplikationen minimiert, die
Behandlungsgrundlage dar. Hierzu ist die
Behandlung der Patienten an einem Zentrum mit entsprechender interdisziplinärer
Expertise von großer Bedeutung. Während
die diagnostischen und prophylaktischen
Maßnahmen in vielerlei Hinsicht bei allen
Syndromen mit erhöhter Strahlensensitivität ähnlich sind, unterscheiden sich die
interventionellen Therapieempfehlungen
in Abhängigkeit von der Gesamtprognose des genetischen Defektes und der
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Originalien/Übersichten
Ausprägung der Strahlensensibilität. Bei
signifikant erhöhtem Risiko für rezidivierende oder schwere Infektionen sollte
eine prophylaktische Immunglobulintherapie und/oder antibiotische Prophylaxe
erwogen werden (113). Auch muss bei
Infektionsverdacht frühzeitig eine adäquate antibiotische Therapie eingeleitet
werden. Eine mikrobiologische Untersuchung mit Testung auf Resistenzen vor
Initiierung einer antibiotischen Therapie
sollte veranlasst werden. Die Auswahl des
verordneten Antibiotikums richtet sich
nach Erfahrungswerten des individuellen
Erregerspektrums und der klinischen Symptomatik. Hinsichtlich der neurologischen
Progredienz sollten Kinder mit Entwicklungsverzögerung frühzeitig eine entsprechende Förderung erhalten. Ein Tumorscreening mit besonderem Fokus auf
hämatologische Erkrankungen sollte engmaschig durchgeführt werden. Sollte eine
Lymphomtherapie notwendig werden,
muss der erhöhten Sensibilität gegenüber
radioaktiver Strahlung und interkalierenden Substanzen unbedingt Rechnung getragen werden. Eine retrospektive Studie
von Bienemann et al. berichtet allerdings
über gute Erfolge in der Lymphomtherapie bei Patienten mit AT und NBS, die eine
Chemotherapie mit reduzierter Intensität
erhalten haben (15). Dabei ist jedoch zu
beachten, dass auf Grund einer insgesamt erhöhten genomischen Instabilität
das Risiko für einen Zweittumor durch
die Behandlung des Ersttumors erhöht
und von einer Dosisreduktion unbeeinflusst bleibt (15).
Besonderheiten AT: Die Behandlung
neurogenerativer Prozesse bei AT stellt
weiterhin die größte Herausforderung in
der Betreuung betroffener Patienten dar.
Monozentrische Studien berichten über
eine deutliche Verbesserung der motorischen und sprachlichen Fähigkeiten unter
Behandlung mit Betamethason (0,01-0,1
mg/kg/d), die in funktionellen und radiologischen Untersuchungen, allerdings erneut nur monozentrisch, bestätigt wurden
(17, 18, 121). Auch wenn die therapeutische Wirkung direkt von einer kontinuierliche Gabe abhängig zu sein scheint und
Langzeitergebnisse sowie Bestätigungen
aus anderen Zentren ausstehen, ist ein
Therapieversuch erwägenswert. Bei neurologisch bedingten Schluckstörungen ist
das perioperative Risiko durch Aspirationsereignisse, beeinträchtigte Infektionskontrolle und präexisitente Lungenschäden signifikant erhöht, sodass notwendige
Operationen nur unter besonderen Vorsichtsmaßnahmen durchgeführt werden
sollten. Auf Grund des progressiven und
von einer SZT nicht beeinflussten neurologischen Verlaufs bei einem insgesamt
weiterhin hohen transplantationsassoziierten Mortalitätsrisiko bleibt die Indikationsstellung zur SZT kontrovers.
Besonderheiten NBS: Bei prämaturer
Ovarialinsuffizienz sollten Mädchen und
Frauen frühzeitig auf eine Hormonersatztherapie eingestellt werden, um sekundäre Folgeerscheinungen des Östrogenmangels zu minimieren. Bei schweren hämatologischen/immunologischen Defiziten
kann bei Patienten mit NBS eine Stammzelltransplantation in Erwägung gezogen
werden. Sie stellt im Gegensatz zur AT
beim NBS eine mit den Eltern frühzeitig
zu diskutierende alternative Option zur
konservativen Therapie dar (3, 15).
1.9 Fanconi-Anämie
1927 berichtete der Kinderarzt Guido Fanconi erstmals über einen bei drei
Geschwisterkindern beobachteten Symptomkomplex, der mit somatischen Fehlbildungen und progressiver, aplastischer
Anämie einherging (51). Obwohl die Anämie nicht immer das klinisch führende Bild
darstellen muss, erhielt das Krankheitsbild
seine Bezeichnung entsprechend der Erstbeschreibung: Fanconi-Anämie (FA). Auf
dem Boden einer genetisch bedingten,
chromosomalen Instabilität, spiegelt die
FA sowohl klinisch als auch pathophysiologisch manche Muster des bereits beschriebenen NBS und der AT wider, weist jedoch
auch viele andere Manifestationen auf
und ist in ihrem genetischen Hintergrund
deutlich komplexer. Mutationen in einem
von 15 verschiedenen Genen, die mit einer
einzigen Ausnahme einem autosomal-rezessiven Vererbungsmuster folgen, wurden
zwischenzeitlich als krankheitsverursachend identifiziert (5, 33, 159). Die FA tritt
weltweit auf und wird auf eine Prävalenz
von 1:350.000 Geburten geschätzt. Lediglich in bestimmten ethischen Gruppen
wie den Ashkenazi-Juden, den spanischen
Gitanos und der schwarzen Bevölkerung
Südafrikas wird die Prävalenz asymptomatischer Merkmalsträger mit mindestens
1:100 mehr als doppelt so hoch wie generell vermutet (9, 21, 166).
Klinisches Bild
Das klinische Bild der FA ist sehr variabel und das Spektrum reicht von schwersten kongenitalen Fehlbildungen bis hin
zu initial asymptomatischen Patienten
mit einer bis ins Erwachsenenalter normal
verlaufenden Entwicklung (73). Zusätzlich
kann das klinische Bild auch innerhalb einer Familie stark variieren (84, 110). Die
FA geht in aller Regel jedoch mit einer
erhöhten Strahlensensibilität einher, die
den Verlauf der Erkrankung mitbestimmen kann. Obwohl etwa 75% aller Kinder
bereits bei Geburt mindestens eine kongenitale Fehlbildung aufweisen, liegt das
Durchschnittalter bei Diagnosestellung
mit 7 Jahren erst im Grundschulalter (88).
Phänotypische Merkmale, die bereits
perinatal zu ersten Verdachtsmomenten
führen könnten, sind neben Daumen- und
Radiusfehlbildungen (42%) Mikrozephalie
(20%), Mikrosomie (40%), niedriges Geburtsgewicht (5%), Fehlbildungen der Augen (20%, Mikrophthalmie, Katarakt, Astigmatismus, Epikanthus, Ptosis) und der
Ohren (10%), Hypo- oder Hyperpigmentierungen der Haut (40%) und renale (20%),
kardiopulmonale (6%) oder urogenitale
Fehlbildungen (Infertilität 25% d. Jungen,
2% d. Mädchen) (147). Zusätzlich fallen
bei etwa 80% der Patienten endokrinologische Störungen auf, in erster Linie Hypothyreose und Glukoseverwertungsstörungen. Im frühen Kindesalter kann eine
unspezifische Entwicklungsverzögerung
auftreten, die bis hin zu einer manifesten
mentalen Retardierung reichen kann. Da
jedoch keine dieser Auffälligkeiten regelhaft auftritt oder gar pathognomonisch
für die Erkrankung ist, wird die spezifische
Diagnostik der FA meist erst bei Auftreten
eines klinisch relevanten Stammzellverlustes – der zunächst nur einzelne Zelllinien betreffen kann – oder einer Myelodysplasie eingeleitet. Eine Anämie muss
dabei nicht führend sein. Vielmehr können
eine Thrombozytopenie oder eine Leukopenie, die sich als Gerinnungsstörung oder
Immundefekt manifestiert, klinisch dominieren. Besondere Vorsicht ist bei neutropenen Verläufen, die mit einem besonders
hohen Infektionsrisiko assoziiert sind,
geboten. Insgesamt liegt das Risiko einer
lebensbedrohlichen (meist infektiologischen) Komplikation mit 5% pro Jahr um
das 10. Lebensjahr am höchsten (89, 147).
Zusätzlich ist das Risiko, an einem myelodyplastischen Syndrom mit Chromosomenveränderung (Translokation, Inversion, Deletion) zu erkranken, gegenüber
Gesunden etwa 500-fach erhöht. Weitere
10-15% der Patienten erkranken an Leukämie. Dabei handelt es sich in 90% der
Fälle um die akute myeloische Leukämie
(AML), eine im Kindesalter sonst seltene
und prognostisch insgesamt eher ungünstige Form der Leukämie (8, 127, 128).
Unabhängig von einer hämatologischen Beteiligung entwickeln etwa ¾ aller
Patienten vor dem 50. Lebensjahr mindestens einen soliden Tumor, der die Manifestation der Erkrankung darstellen kann;
in einigen Fällen treten mehrere Tumore in
unterschiedlichen Organen auf. An häufigsten sind Plattenepithelzellkarzinome
im Bereich des Kopfes und Halses, des Ösophagus und des Urogenitaltraktes (4, 129,
158). Auf Grund der genetischen Identität
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Originalien/Übersichten
von FANCD1 mit BCRA2 besteht bei Patientinnen mit monoallelischen Mutationen
in diesem Gen ein signifikant erhöhtes
Risiko für die Entstehung von familiären
Mamma- und Ovarial-Karzinomen (70).
Heterozygotenmanifestation von Brustund Eierstockkrebs wurde auch für die
FA-Gene BRIP1/FANCJ, PALB2/FANCN und
RAD51C/FANCO beschrieben (103).
Pathophysiologie
Die molekulare Aufarbeitung von Patienten mit dem klinischen Bild einer FA hat
zwischenzeitlich zu der Definition von 15
Genen (FANCA, FANCB, FANCC, FANCD1/
BRCA2, FANCD2, FANCE, FANCF, FANCG, FANCI, FANCJ/BRIP1, FANCL, FANCM,
FANCN/PALB2, FANCO/RAD51C, FANCP/
SLX4) auf 12 Chromosomen geführt (42,
155, 181). Entsprechend des Zeitpunktes
ihrer Erstbeschreibung wurde die Nomenklatur der zur FA führenden Gene FANC in
alphabetischer Ordnung erweitert. Komplementationsanalysen führten zu einer
funktionellen Einteilung in 15 sogenannte
FA-Komplementationsgruppen: FA-A, FAB, FA-C, FA-D1, FA-D2, FA-E, FA-F, FA-G,
FA-I, FA-J, FA-L, FA-M, FA-N, FA-O und
FA-P, wobei jeder Komplementationsgruppe biallelische Mutationen in genau
einem der genannten Gene zugrunde
liegen (http://www.genenames.org/genefamilies/FANC). Patienten der verschiedenen Komplementationsgruppen können
einen unterschiedlich schweren Verlauf
zeigen (43, 50) (http://www.genenames.
org/genefamilies/FANC). Acht der 15 FAProteine (FANCA, FANCB, FANCC, FANCE,
FANCF, FANCG, FANCL, FANCM) bilden
gemeinsam einen Komplex (Abb. 2), den
sogenannten „FA nuclear core complex“
(55, 101, 149). Während der S-Phase des
Zellzyklus und bei DNA-Schäden bindet die DNA-Translokase FANCM an das
Chromatin und die nukleäre Matrix, rekrutiert den FA core complex durch Interaktion mit FANCF und katalysiert die
Aktivierung von ATR und CHEK1. Letztere
vermitteln die Phosphorylierung verschiedener Proteine zur Stabilisierung
des FA core complex, der über FANCL Ubiquitin-Ligase-Aktivität gewinnt und die
Monoubiquitinierung von FANCD2 und
FANCI vermittelt. Monoubiquitinyliertes
FANCD2 und FANCI bilden gemeinsam
den ID2-Komplex, der den Reparaturprozess durch HR vermittelt (2, 23). Die
HR beruht auf einen Korrekturmechanismus, der sich das zweite Allel oder eine
Schwesterchromatide, die während der
Replikation in der späten S und der G2Phase vorliegt, zunutze macht, um die
Bruchstelle exakt zu rekonstruieren.
Während die ATM-abhängige Phosphorylierung von FANCD2 entscheidend
Abb. 2: Schematische Darstellung der FA-Proteine im DNA-Reparaturmechanismus
für die Korrektur von DNA-DSB zu sein
scheint, wird der Monoubiquitinierung
und ATR-abhängigen Phosphorylierung
dieses Proteins eine entscheidende Rolle
bei der Reparatur von DNA-DoppelstrangQuervernetzungen zugeschrieben (101).
Die abschließende Deubiquitinylierung
terminiert den Reparaturprozess (60, 114)
(Abb. 2).
Auf molekularer Ebene führen Mutationen im FA-Signalweg zu einer signifikant erhöhten genomischen Instabilität
mit Zellzyklusarrest in der G2-Phase und
dem Risiko der Tumorentstehung (77,
160, 161). Charakteristisch ist eine bei
Sauerstoffkonzentrationen >10% erhöhte Empfindlichkeit von FA-Zellen gegenüber DNA-quervernetzenden Substanzen
(cross-linking agents) wie Diepoxybutan
(DEB) oder Mitomycin C (MMC), die zu
diagnostischen Zwecken genutzt werden
kann (10, 76, 136). Zusätzlich ist bei Patienten mit Mutationen in FANCD2 die
erhöhte Empfindlichkeit gegenüber ionisierender Strahlung (IR) auffällig. Letztere
beruht auf der Tatsache, dass IR-bedingte
Schäden zu einer ATM (MRE11-Komplex)abhängigen Aktivierung führen. In diesem Zusammenhang wird nochmals die
klinische Überlappung der FA mit dem
NBS und der AT deutlich: auf Grund der
Interaktion von Nibrin mit FANCD2, wird
FANCD2 zu einem Relais zwischen beiden
Signalwegen (109).
Diagnostik
Obwohl die frühzeitige Diagnostik
prognoseentscheidend sein kann, wird
die systematische Diagnostik der FA auf
Grund des klinisch heterogenen Bildes
häufig erst bei Auftreten von hämatologi-
schen oder onkologischen Komplikationen
in die Wege geleitet. Diese Tatsache mahnt
zu besonderer Aufmerksamkeit für assoziierte phänotypische Merkmale, die bereits
bei Geburt vorliegen können. Im Verlauf
sollte das Auftreten eines oder mehrerer
der folgenden Symptome Anlass zur spezifischen FA-Diagnostik sein: Außerhalb
von Infekten anhaltende Zytopenie einer
Zellreihe, makrozytäre Anämie, die nicht
durch Vitamin-B12- oder Folsäuremangel erklärt werden kann, Mikrozephalie,
Lebertumoren oder -adenome, Ovarialinsuffizienz vor dem 30. Lebensjahr, Hirntumoren vor dem 5. Lebensjahr, Wilmstumor
vor dem 4. Lebensjahr, AML im Kindesalter, persistierend erhöhtes HbF, Infertilität, Plattenepithelkarzinome des Mund-,
Rachen-, Kehlkopf-, Speiseröhren- oder
Genitalbereiches im frühem Lebensalter
(44). Bei klinischem Verdacht auf FA steht
die funktionelle zelluläre Diagnostik durch
hämatologische oder genetische Speziallabore an oberster Stelle. In der zytogenetischen Screeninguntersuchung zeigen
sich eine erhöhte Chromosomenbrüchigkeit oder andere chromosomale Alterationen unter dem Einfluss von Diepoxybutan
(DEB) oder Mitomycin C (MMC). Gesteigerte Chromosomenbruchraten sind jedoch nur Ausdruck und Endpunkt einer
vermehrten spontanen und induzierten
genomischen Instabilität, wie auch die
Zellzyklusblockierung von FA-Zellen in
der G2-Phase und verminderte zelluläre Überlebensraten in Kultur. Wegen der
Schnelligkeit und höheren statistischen
Sicherheit (Untersuchung von 100.000
Interphase-, nicht nur Mitosezellen und
wenigen Minuten) haben sich durchflusszytometrische Verfahren der Labordiag-
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Originalien/Übersichten
nostik von FA in jüngerer Vergangenheit
zunehmend durchgesetzt. Ist trotz eines
negativen Testergebnisses der klinische
Verdacht weiterhin begründet, werden
Untersuchungen an Fibroblasten angeschlossen, da ggf. auch ein somatisches
Mosaik im hämatopoetischen System
vorliegen kann (Reversion einer Mutation
in einer hämatopoetischen Stammzelle).
Solche Screeninguntersuchungen können
auch bei Patienten mit anderen Chromosomeninstabilitätssyndromen (beispielsweise NBS oder AT) positive Ergebnisse
liefern, die jedoch durch unterschiedliche
Provokationsmethoden (MMC oder DEB
bei FA, ionisierender Bestrahlung bei AT
oder NBS) voneinander zu differenzieren
sind. Gewählt werden diese Provokationsverfahren abhängig von der Verdachtsdiagnose, die dem Labor mit möglichst
genauen Symptomen mitgeteilt werden
sollte. Bestätigungstests für FA umfassen Komplementationsanalysen und die
molekulargenetische Untersuchung auf
spezifische Mutationen, die eine definitive genetische Klassifikation herbeiführen.
Therapie
Die verfügbaren Therapieoptionen bei
FA-bedingten
Knochenmarksversagen
sind begrenzt. Im Gegensatz zur idiopathischen aplastischen Anämie, die initial
häufig zufriedenstellend auf eine immunsuppressive Therapie anspricht, bleiben
diese Therapieversuche bei FA-bedingtem
Knochenmarksversagen wirkungslos, so
dass die allogene Stammzelltransplantation (SZT) die einzige kurative Therapieoption darstellt. Der krankheitsbedingt
notwendige Verzicht auf Alkylanzien und
Bestrahlung macht eine angepasste, reduzierte Konditionierung vor SZT essentiell für den Erfolg der Transplantation.
Zusätzlich sollte dem erhöhten Risiko der
sekundären Karzinomentwicklung durch
Minimierung des GvHD-Risikos unbedingt
Rechnung getragen werden (67, 150).
Daher ist die frühzeitige Behandlung an
einem spezialisierten Zentrum mit Erfahrung in der Transplantation von FA-Patienten von großer Bedeutung. Bisherige
Erfahrungen zeigen, dass FA-Patienten,
die von einem HLA-idenen Geschwisterspender transplantiert wurden mit einer
Überlebensrate von 66 bis >90% zwei
Jahre nach Transplantation die besten
Überlebenschancen hatten, sodass bei
gesicherter Diagnose und Vorhandensein
eines entsprechenden Spenders bereits bei
einem Hb < 8g/dl, Thrombozyten <50 000/
µl oder Granulozytopenie <1000/µl die Indikation zur Transplantation gestellt werden kann (40, 64, 146). Bei Fehlen eines
entsprechenden Spenders sollte die Suche
eines passenden Fremdspenders frühzei-
tig in die Wege geleitet und die SZT vor
Auftreten eines MDS oder einer Leukämie
durchgeführt werden (63, 97). Zur Überbrückung der Zeit bis zur Identifizierung
eines passenden Fremdspenders können
Transfusionen, G-CSF/GM-CSF oder Androgene zum Einsatz kommen (68, 122).
Androgene, die in den 50er-Jahren zur
Therapie der FA-Anämie etabliert wurden, verbessern innerhalb von ein bis zwei
Monaten bei immerhin etwa 50-70% der
Patienten eine bestehende Anämie. Die
initiale Dosis sollte im Verlauf auf eine
minimal notwendige Dosis zur Stabilisierung des Blutbildes titriert werden (2-5
mg/kg/d) (169). Eine Androgentherapie
ist jedoch mit beträchtlichen Nebenwirkungen (insbesondere Maskulinisierung;
Stimmungsschwankungen,
vorzeitiger
Epiphysenschluss, Cholestase, Peliosis hepatis, Leberadenome und Bluthochdruck)
verbunden. In jüngster Zeit hat Danazol
deutliche Vorteile in Bezug auf geringe
Nebenwirkungen bezüglich Oxymetholon
gezeigt (143). Multiple Erythrozyten- und
Thrombozytentransfusionen von unterschiedlichen Spendern sind mit einem
schlechteren Outcome bei späterer SZT
assoziiert. Gentherapeutische Ansätze
sind Gegenstand aktueller Forschung und
könnten in Zukunft eine weitere Therapieoption darstellen (167).
2 Bloom-Syndrom (Kongenitales
teleangiektatisches Syndrom)
Das Bloom-Syndrom (BS, OMIM
#210900) ist ein autosomal-rezessiv vererbtes Syndrom, das auf dem Boden einer funktionellen Chromosomeninstabilität klinische und pathophysiologische
Gemeinsamkeiten mit der AT und der FA
hat. Auf Grund der insgesamt niedrigen
Inzidenz, ist eine Schätzung der Häufigkeit schwierig. Im größten online verfügbaren Register, das speziell für Patienten mit genetisch gesicherter Diagnose
des BS angelegt wurde, waren bis 2009
265 Fälle registriert, 140 Männer und
125 Frauen (Bloom’s Syndrome Registry
www.weill.cornell.edu/bsr). Das BS tritt in
Deutschland mit einer Inzidenz von etwa
1:100.000 bei ca. 6 Neugeborenen pro
Jahr auf.
Klinisches Bild
Klinisch leiden homozygot Betroffene
an einer schweren Wachstumsretardierung, die bereits intrauterin beginnt und
sich bis ins Erwachsenenalter fortsetzt.
Obwohl der Kleinwuchs zwar proportioniert imponieren kann, gehören die Mikrozephalie und die Dolichokephalie zu
den charakteristischen Zeichen. Weitere
anatomische Fehlbildungen sind selten.
Viele Erkrankte leiden an einem bis ins
Erwachsenenalter persistierenden gastroösophagealen Reflux und reduziertem
Appetit. Dermatologisch fallen betroffene Patienten bereits im Kleinkindesalter
durch eine starke Sonnenempfindlichkeit, Erythemen, Café-au-lait-Flecken
und Teleangiektasien auf. Infektionsimmunologisch zeigen Patienten mit BS
ab dem Kleinkindesalter häufig rekurrierende Infektionen des Mittelohrs, des
Mastoids sowie des oberen und unterem
Atemwege. In der zellulären Diagnostik
zeigt sich ein normales TCRVß-Profil bei
jedoch insgesamt erniedrigen T–ZellFrequenzen und einer variabel verminderten Antwort von CD4+ und CD8+
T-Zellen auf TCR-spezifische Stimuli (11).
Gleichzeitig findet sich in diesen Patienten häufig eine Hypogammaglubulinämie für IgG, IgM und/oder IgA (49, 75,
86). Da die Untersuchung des humoralen
Immunstatus bei betroffenen Patienten
insgesamt jedoch moderate Erniedrigungen der Immunglobulin-Serumspiegel
zeigt, liegt die Vermutung nahe, dass
zusätzlich zur reduzierten T-Zell-Immunität der gastroösophageale Reflux
und wiederholte Aspirationsereignisse
sinobronchopulmonale Infektionen begünstigt.
Während männliche Betroffene in
aller Regel zeugungsunfähig sind, sind
Frauen grundsätzlich fertil, der Eintritt
der Menopause ist jedoch deutlich früher als bei Gesunden. Auf dem Boden
eines myelodysplatischen Syndroms
ist die Entstehung von Leukämien und
Lymphomen begünstigt. Insgesamt besteht in der dritten Lebensdekade eine
signifikant erhöhte Malignominzidenz
für Adenokarzinome der Mundhöhle, der
Speiseröhren und des Colons, der oberen
Atemwege, der Leber und des Urogenitaltraktes. Frauen mit Bloom-Syndrom
erkranken zudem deutlich häufiger an
einem Mammakarzinom. Laut BS-Register ist die mittlere Lebenserwartung
bei Frauen (25; <1-49 Jahre) und Männern (27; 1-49 Jahre) durch das Auftreten maligner Komplikationen limitiert.
Charakteristisch,
pathophysiologisch
bislang jedoch ungeklärt, ist zudem der
frühzeitige Beginn einer gestörten Glukosetoleranz und eines Diabetes mellitus
Typ II (17,7%, mittleres Alter 26,6 Jahre,
Bloom’s Syndrome Registry: www.weill.
cornell.edu/bsr).
Pathophysiologie
Ursächlich für die Erkrankung ist eine
Mutation im BLM (RECQL3)-Gen auf
Chromosom 15q26. Dieses Gen codiert für
eine RecQ3‘-5‘ Helikase. Sie interagiert
mit CHEK1, Replication protein A1 (RPA)
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Originalien/Übersichten
der
Werner-Syndrom-ATP-abhängigen
Helikase WRN, ATM, RAD51, RAD51D,
XRCC2, Flap structure-specific endonuclease 1, H2AX, TP53BP1, FANCM, P53, TOP3A, MLH1 und CHAF1A. WRN ist selbst
Teil des BRCA1-associated genome surveillance complex (BASC) und des RAD50MRE11-Nibrin-Komplexes. Defekte im
WRN-Protein führen zu Fehlern in der
chromosomalen Replikation, der Rekombination sowie im Ablauf der Reparatur
von DNA-Schäden. Dadurch kommt es zu
einer erhöhten Austauschrate zwischen
Schwesternchromatiden (sister chromatod exchanges, SCE) während der Meiose
und einer signifikant erhöhten Chromosomenfragilität.
Diagnostik
Liegt klinisch ein Verdacht auf BS vor,
ist das wichtigste und sicherste diagnostische Kriterium zur Diagnosesicherung der
Nachweis einer erhöhten Chromosomenbrüchigkeit sowie einer erhöhten Austauschrate zwischen Schwesterchromatiden, die im Falle eines BS auf mindestens
das Zehnfache erhöht ist. Alternativ kann
der genetische Nachweis einer Mutation
im BML-Gen geführt werden.
Therapie
Da eine kausale oder kurative Therapie nicht existiert, stehen prophylaktische
und symptomatische Maßnahmen im Vordergrund. Hierbei sind ein engmaschiges
Tumorscreening sowie eine adäquate antibiotische Therapie von entscheidender Bedeutung für den Verlauf und die Prognose
des einzelnen Patienten.
len des Immunsystems. In diesen Organen wird ein Alterungsprozess verhindert
oder zumindest stark verzögert, indem
ein Enzym-Protein-RNA-Komplex, bestehend aus Telomerase, Shelterin-Komplex
und RNA, die DNA-Synthese katalysiert
und die Telomerlänge stabilisiert. Primär verkürzte Telomere oder Defekte
im Telomerase/Shelterin Verbund führen entsprechend zu einem komplexen
Krankheitsbild, das potentiell alle Organsysteme betreffen kann. Zwischenzeitlich sind für jedes der acht an diesem
Komplex beteiligten Proteine krankheitsverursachende Mutationen beschrieben,
sodass die frühere Krankheitsentität der
Dyskeratosis congenita heute pathophysiologisch unter dem Begriff „Telomeropathien“ subsumiert wird. Die Telomeropathien mit Mikrozephalie lassen sich in
3.1 die klassische Dyskeratosis congenita (kDC, OMIM #305000, OMIM
#127550, OMIM #613989, OMIM
#613990, OMIM #224230, OMIM
#613987, OMIM #613988, OMIM
#224230)
3.2 das Hoyeraal-Hreidarsson-Syndrom
(HHS, OMIM #300240) und
3.3 das Revesz-Syndrom (RS, OMIM
#268130) unterscheiden.
Allen gemeinsam sind das im Verlauf
progrediente Knochenmarksversagen mit
Immundefekt sowie ein deutlich erhöhtes
Risiko für Malignome. Isolierte idiopathische pulmonale Fibrose, aplastische Anämie und myelodysplastisches Syndrom
können weitere Manifestationsformen
einer Telomeropathie sein, da sie jedoch
nicht mit Mikrozephalie auftreten, werden sie in dieser Übersicht nicht weiter
diskutiert.
Klinisches Bild und Diagnostik
Die klassische Form der Dyskeratosis
congenita (kDC), nach ihren Erstbeschreibern auch Zinsser-Engman-Cole-Syndrom
genannt, ist eine seltene Form der ektodermalen Dysplasie, die X-chromosomal
vererbt (Mutationen in den Proteinen
DKC1 und Dyskerin) autosomal-dominant
(Mutationen in TERC) und autosomalrezessiv (Gen unbekannt) auftreten kann.
Tabelle 2 fasst die assoziierten Symptome, eingeteilt in diagnostisch relevante
Haupt- und Nebenkriterien zusammen:
Klinisch charakteristisch ist die Trias (i)
Hauptkriterien
%
Retikuläre Pigmentierung der Oberkörpers und/oder Halsbereiches
89
Nageldysplasie
88
Knochenmarksversagen
85.5
Orale Leukoplakie
78
Nebenkriterien
%
Epiphora
30,5
3 Telomerintegritätsdefekte
Entwicklungsverzögerung/mentale Retardierung
25,4
Telomere sind lineare Endstücke der
Chromosomen, die den zellteilungsbedingten Alterungsprozess durch Verlust
von genetischem Material verhindern.
Sie bestehen aus repetitiven DNAAbschnitten aus jeweils 6 Nukleotiden
(TTAGGG) und einem assoziierten Proteinkomplex, der die Telomerstruktur
stabilisiert. Mit jedem Zellteilungsschritt
gehen auf Grund der inkompletten terminalen Replikation des Tochterstranges
bis zu 200 Basen verloren. Unterschreiten die Telomere eine Größe von etwa 4
Kilobasenpaaren, so wird eine apoptoseinduzierende Seneszenzkaskade aktiviert.
Durch diesen Prozess können alternde,
nicht mehr voll funktionsfähige Zellen
aussortiert und Tumorwachstum verhindert werden. Bei einigen stark proliferierenden Zellpopulationen ist dieser Alterungsprozess jedoch ungünstig; hierzu
zählen beispielsweise Keimbahnzellen,
epitheliale Zellen, Stammzellen und Zel-
Lungenerkrankung
20,3
Kleinwüchsigkeit
19,5
Taurodontismus/Zahnverlust
16,9
Ösophagusstenose
16,9
Vorzeitige Haarergrauung/dünne Augenbrauen und Wimpern
16,1
Hyperhidrosis
15,3
Tumorerkrankung
9,8
Intrauterine Wachstumsverzögerung
7,6
Lebererkrankung/gastrointestinale Ulcerationen/Enteropathie
7,3
Ataxie
6,8
Hypogonadismus, Maldescensus testis
5,9
Mikrocephalie
5,9
Urethralstenose
5,1
Osteoporose, aseptische Knochennekrose, Skoliose
5,1
Schwerhörigkeit
0,8
Tab. 2: Klinische Diagnosekriterien der Dyskeratosis congenita
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Originalien/Übersichten
retikuläre Pigmentstörungen, (ii) Nageldystrophie und (iii) Leukoplakie (insbesondere Mundschleimhaut, Ösophagus,
Vagina und Anus betreffend). Dabei können neben der klassischen Symptomtriade eine intrauterine Wachstumsverzögerung (7,6%), Mikrozephalie (5,9%)
Entwicklungsverzögerung (25,4%) oder
Kleinwüchsigkeit früh zu allgemeinpädiatrischen Verdachtsmomenten führen.
Gleichzeitig kann das Knochenmarksversagen zeitlich und klinisch führend sein
und ist in 60-70% der Fälle ursächlich für
die hohe Frühmortalität.
Das HHS stellt klinisch sowie pathophysiologisch eine schwer verlaufende Form
der DC dar Ursächlich ist eine Mutation
im DKC1-Gen, das auch für die X-chromosomal vererbte Form der DC verantwortlich ist (71, 72, 82, 183). Aufgrund seiner
bereits bei Geburt charakteristischen klinischen Zeichen wird das HHS auch als
neonatale Ausprägung der DC bezeichnet.
Für das HHS pathognomonisch, nahezu
obligat, ist eine kongenitale cerebelläre
Hypoplasie (71, 72, 82, 183).
Das RS wurde 1992 zum ersten Mal von
Revesz et al. in einem 6 Monate alten sudanesischen Jungen beschrieben. Klinisch
führend waren in diesem Patienten neben
einer Mikrozephalie eine bilaterale exsudative Retinopathie sowie eine schwere
aplastische Anämie, die im Alter von 19
Monaten zum Tod führte. Zwischenzeitlich sind 3 weitere Patienten beschrieben,
zu den klinischen Charakteristika gehörten multilineäres Knochenmarksversagen,
zerebelläre Hypoplasie, Nageldystrophie,
Pigmentierungsstörungen der Haut und
orale Leukoplakie (79, 125, 135, 140).
Die Diagnose des HHS kann klinisch
gestellt werden wenn vier der folgenden
sechs Symptome vorliegen: Intrauterine
Wachstumsverzögerung, Entwicklungsverzögerung, Mikrozephalie, zerebelläre
Hypoplasie, Immundefizienz oder Anämie.
Die genetische Bestätigung der Diagnose
kann über einen Mutationsnachweis im
DKC1-Gen erfolgen. Die Diagnose des RS
ist weniger gut definiert, bei Vorliegen einer bilateralen exsudativen Retinopatie,
Knochenmarkshypoplasie, Nageldystrophie, Wachstumsretardierung und feinem
Haar ist die Diagnose jedoch sehr wahrscheinlich. Molekularbiologisch kann die
Diagnose durch den Nachweis einer Mutation im TIN2-Gen bestätigt werden.
Pathophysiologie
Die Telomerase besteht aus 6 Proteinen (DKC1, TERC, TERT, NOP10, NHP2 und
TCAB1, Abbildung 3) sowie dem assoziierten Faktor C16orf57 (6, 32, 80, 107,
170, 172). Die „Telomerase reverse-Transkriptase“ (TERT), das integrierte RNA-
Abb. 3: Schematische Darstellung der Telomerstruktur und des Telomerasekompleses. AA: Aplastische Anämie, DC: Dyskeratosis cogenita, HHS: Hoyeraal-Hreidarsson-Syndrom
Fragmente 3‘-AAUCCC-5‘ („Telomerase
RNA component“, TERC) und Dyskerin
(DKC1) bilden dabei eine enzymatische
Einheit. Während TERT das Ablesen der
RNA-Matrize und TERC die Synthese des
komplementären DNA-Telomerfragments
TTAGGG ermöglicht, dient Dyskerin der
Reifung des Ribonukleoproteins. TERC,
TERT und Dyskerin (DKC1) bilden dabei
eine enzymatische Einheit. Heterozygote
Mutationen in TERT oder TERC können für
eine AA, ein MDS, eine AML oder eine variable Ausprägung der DC verantwortlich
sein. Heterozygote Mutationen in TERC
können zusätzlich zum klinischen Bild einer pulmonalen oder hepatischen Fibrose
führen. Diese variable klinische Ausprägung ist auf eine Haploinsuffizienz, der
Insuffizienz des homologen Chromosoms
für den haploiden Zustand zu kompensieren zurückzuführen (7). Häufig findet sich zudem eine Antizipation, sodass
Nachkommen von Merkmalsträgern eine
deutlich frühere oder schwerer verlaufende Manifestation zeigen können. Homozygote Mutationen in TERT hingegen
gehen im Vergleich zu heterozygoten
Mutationen mit deutlich kürzeren Telomerlängen einher und führen zum klassischen Bild der DC oder dem HHS (99). Auf
Grund der X-chromosomalen Vererbung
des Dyskerin (DKC1-Gen) sind Jungen von
einer DKC1-Mutation klinisch deutlicher
häufiger betroffen. Keimbahnmosaike
mit milder klinischer Ausprägung sind
beschrieben. Insbesondere bei chromosomal betroffenen Jungen sind die Telomerlängen im zytogenetischen Bild sehr
kurz, entsprechend schwer ist die klinische Ausprägung, und alle Formen der
DC und des HHS sind möglich (6, 53, 82,
156, 171). Dyskerin bildet gemeinsam mit
NOP10 und NHP2 sowie GAR1 und TERC
den H/ACA-Ribonukleinkomplex (H/ACARNP), der neben der Telomerhomeostase
auch an der Ribosomenbiogenese und
dem pre-mRNA-Splicing beteiligt ist (102,
175). Auf Grund der fast ubiquitären Rolle
des H/ACA RNP in ribonukleären Abläufe
führt eine biallelische, homozygote Mutation zur DC und es konnte gezeigt werden, dass eine NOP10-Mutation zusätzlich
mit einer verminderten Expression von
TERC einhergeht (176). Dem TelomeraseHoloenzym TCAB1 kommt eine entscheidende Bedeutung bei dem Transport der
Telomerase zu den sog. Cajal-Bodies, den
nukleären Orten der RNA-Prozessierung,
zu. Biallelische Mutationen verhindern
eine korrekte Synthese der Telomere und
führen infolge dessen zu einem deutlich
verkürzten und somit sekundär beschleunigten Zellalterungsprozess (186).
Der Shelterin-Komplex besteht aus
dem Telomeric-repeat binding protein 1 interacting nuclear factor 2 (TIN2)
und 5 weiteren Proteinen (TRF1, TRF2,
TPP1, POT1 und RAP1), die die telomerische DNA-Sequenz umschließen, in ihrer
Konformation fixieren und so verhindern,
dass dieses Fragment als DNA-DSB fehlinterpretiert wird (141). TRF1 und TRF2 bilden dabei eine strukturelle Plattform, an
die die übrigen zum Shelterin-Komplex
gehörenden Proteine und DNA-Reparaturproteine binden können. Zusätzlich zu
den bereits beschriebenen Proteinen können die Nuklase Apollo und die Helikase
BLM, die für die Entwindung der DNA im
Reparaturprozess entscheidend sind, an
diese Plattform binden (91, 131, 182).
Mutationen im TIN2-Gen sind sowohl für
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Originalien/Übersichten
die kDC als auch für das HHS, die aplastische Anämie und das Revesz-Syndrom
beschrieben. Patienten mit heterozygoter
Mutation, welche häufig auf Spontanmutationen zurückzuführen sind, zeigen im
zytogenetischen Muster besonders kurze
Telomere und erleiden einen sehr schweren Krankheitsverlauf (141, 174).
In einem Patienten mit HHS wurde eine
Transkriptionsvariante des Proteins Apollo/SNM1B nachgewiesen, die zu einer dominant-negative Spleisvariante des Proteins führt (168). Dies resultierte in einer
schweren Temolerdysfunktion, die letztlich zu einer vorzeitigen Zellseneszenz mit
entsprechender Klinik führt (Abb. 3).
Diagnostik
Zur klinischen Diagnosefindung wurden auf der Basis des Londoner DC-Registers 4 Haupt- und 17 Nebenkriterien
definiert [Tab. 2 (138, 171)]. Bei Vorliegen von mindestens 2 der 4 Hauptkriterien und 2 oder mehr Nebenkriterien
gilt die Diagnose als klinisch sehr wahrscheinlich. Zur Diagnosesicherung erfolgt die Bestimmung der Telomerlängen,
die bei Evaluation von mindestens vier
Lymphozyten-Gruppen eine Sensitivität
und Spezifität von über 90% besitzt (6).
Fällt dieser Test positiv aus, können zur
Identifizierung des Gendefektes, die für
die genetische Beratung der Familie entscheidend ist, Sequenzierungsanalysen
angeschlossen werden.
Therapie
Eine kausale Therapie gibt es nicht. In
erster Linie ist eine individuell angepasste,
prophylaktische und symptomatische Versorgung der Patienten zur Vermeidung sekundärer Komplikationen essentiell (137,
139). Da hämatologische Komplikationen,
Knochenmarksversagen und Immundefekt die führende Todesursache sind, finden sich hier die wichtigsten therapeutischen Ansatzpunkte. Ähnlich wie bei der
FA konnte auch hier für Oxymetholon
eine indirekte, über Zytokine vermittelte
Induktion der Hämatopoiese gezeigt werden. Etwa 60% aller DC Patienten sprechen darauf an und der Effekt kann über
Jahre anhalten. Während bei manchen
Patienten bereits eine Dosis von 0,25 mg/
kgKG/d bereits ausreicht, können bei initialen Therapieversagern durch eine Dosissteigerung auf 2-5 mg/kg/d gute Effekte erzielt werden (169). Ein weiterer Therapieansatz beruht auf der Beobachtung,
dass sowohl männliche als auch weibliche
Geschlechtshormone über eine Induktion des TERT-Gens zu einer verbesserten
Telomeraseaktivität und somit zu einer
Stabilisierung des Krankheitsbildes führen
(Androgene verbessern das BB in 60% der
Patienten). Die einzige kurative Therapieoption ist die SZT. Allerdings ist diese in
DC-Patienten mit einer deutlich erhöhten
Mortalität assoziiert, die insbesondere auf
pulmonale und vaskuläre Komplikationen
zurückzuführen ist. Nicht myeloablative
Konditionierungsregimes zeigen bessere
Ergebnisse (111, 115, 173).
4 Immunoossäre Dysplasie Typ
Schimke
1974 beschrieb Robert Schimke eine
Erkrankung, die mit spondyloepiphysärer
Dysplasie, eine langsam fortschreitenden
Immundefekt und einem Immunkomplexnephritis sowie einer Mukopolysacharidose einherging als „Chondroitin6-Sulfat-Mukopolysaccharidose“ (144).
Das Phänomen der Mukopolysaccharidose konnte im Kontext dieser Erkrankung
später ausgeschlossen werden, der Name
„Immunoossäre Dysplasie Typ Schimke“
blieb jedoch erhalten (OMIM #242900)
(152). Ursächlich für die Erkrankung sind
autosomal-rezessiv vererbte Mutationen
im swi/snf-related matrix-associated
actin-dependent regulator of chromatin,
subfamily a-like 1 (SMARCAL1) Gen (16).
Auf dem Boden einer Loss-of-functionMutation leiden betroffene Patienten
immunologisch meist an kombinierten
T/B-Zell-Reifungsdefekten mit verminderten CD4+ T-Zellen die zu einer T-ZellLymphopenie mit verminderter CD4/CD8Ratio führt. Gleichzeitig ist die Anzahl γ/δ
positiver T-Zellen erhöht, die Frequenz
naiver CD4+CD45RA+ Zellen sowie die
proliferative Antwort auf die meisten
Mitogene vermindert, sodass ein klinisch
relevanter Immundefekt entsteht.
Pathogonomonisch sind zudem skelettale Fehlbildungen auf dem Boden
einer pathologischen Chondrogenese,
Wachstumsverzögerung, eine steroidresistente fokal-segmentale Glomerulosklerose, frühzeitige atherosklerotische
Gefäßveränderungen mit konsekutiven
transitorischen ischiämischen Attacken
(TIA), Zahnfehlbildungen sowie eine testikuläre Hypoplasie mit Azoospermie (30,
45, 108, 134). Darüber hinaus begünstigt
diese Erkrankung die Entstehung eines
Non-Hodgkin-Lymphoms (12). Therapeutische Optionen sind primär symptomorientierte Maßnahmen. Bei schwerer
Immundefizienz kann die Indikation zur
Stammzelltransplantation gestellt werden, die jedoch nur die hämatologischen/
immunologischen Komplikationen der Erkrankung therapiert (119). Darüber hinaus
kann eine Nierentransplantation erwogen
werden (95), und auch eine kombinierte
Nierentransplantation/SZT stellt eine zu
diskutierende Option dar. Das Problem der
häufigen TIA bleibt jedoch trotz SZT und
Nierentransplantation erhalten.
5 MCM4-Defekt
2012 wurde fast zeitgleich der MCM4Defekt (OMIM #609981) von 3 Gruppen in
insgesamt 24 Patienten beschrieben (22,
61, 74). Ursächlich für diese Erkrankung
ist ein DNA-Entwindungsdefekt durch
eine autosomal-rezessiv vererbte Mutation im MCM4/PRKDC-Gen auf Chromosom 8. Klinisch imponieren die Patienten
durch die Trias (i) NK-Zell-Verminderung
mit erhöhter Anfälligkeit für virale Infektionen (insbesondere CMV), (ii) Nebenniereninsuffizienz und (iii) Kleinwüchsigkeit.
Da MCM4/PRKDC im ATM/ATR-Signalweg
eine wesentliche Rolle spielt, geht diese Erkrankung mit einer erhöhten Chromosomenbrüchigkeit einher (22, 61, 74).
Immunologisch charakteristisch ist der
deutlich vermehrte Anteil an CD56brightNK-Zellen bei insgesamt deutlicher NKZell-Verminderung (61).
6 Zentromer-Instabilitätsdefekte
Die bisher molekular aufgeklärten ICFSyndrome (Immunodeficiency, Centromeric instability, Facial anomalies syndrome)
sind autosomal-rezessiv vererbte Erkrankungen, die mit primärer Gesichtsdysmorphie, Antikörpermangel und einem
T/B-Zell-Defekt einhergehen. Gleichzeitig sind eine Instabilität chromosomaler
Zentromere und partielle Hypomethylierungsmuster auf den Chromosomen 1, 9,
und 16 charakteristisch. Zwei verschiedene, molekulare Entitäten, ICF Typ1 (OMIM
#602900) und ICF Typ 2 (OMIM #614069),
verursacht durch Mutationen in DNMT3B
und ZBTB24, sind bisher bekannt (24, 27,
65, 78, 120). Klinisch fallen betroffene
Patienten durch Dysmorphien (flache
Nasenwurzel, Epikanthus, Hypertelorismus, Mikrognathie), eine mentale Retardierung und eine erhöhte Anfälligkeit für Infektionen der Atemwege, des
Gastrointestinaltraktes sowie der Haut
auf. Assoziiert kann eine variabel ausgeprägte Immundefizienz auftreten. Beobachtet wurden erniedrigte Werte für IgA,
IgG, IgG2 und IgG4, reduzierte Impfantikörper sowie eine vermindere Lymphozytenproliferation und verminderte
CD4+CD45RA+ T-Zellen (von Bernuth
und Kaindl, unpublizierte Beobachtung).
Ein frühzeitiger Beginn der Immunglobulinsubstitution kann den Krankheitsverlauf positiv beeinflussen und sekundäre, infektionsbedingte Organschäden
reduzieren. Im Falle eines schweren Immundefektes kann eine Stammzelltransplantation erwogen werden.
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Originalien/Übersichten
Neben den beschriebenen Syndromen
können folgende weitere Syndrome mit
Mikrozephalie und Immundefekt einhergehen und sollten ggf. differenzialdiagnostisch in Betracht gezogen werden.
7 22q11.2-Deletionssyndrome
Die klinische Erstbeschreibung der Thymushypoplasie, später als eine im Rahmen des 22q11-Mikrodeletionssyndroms
auftretende Erscheinung erfolgte bereits
1929 durch den Kindearzt L. Harrington
(35). Angelo DiGeorge erkannte 1968 den
Zusammenhang der Thymushypoplasie
mit immunologischen Auffälligkeiten und
vermutete als Ursache für das gleichzeitige Auftreten von Thymus- und Nebenschilddrüsenhypoplasie eine embryonale Fehlbildung der dritten und vierten
Schlundtasche (35). 1981 konnte durch
del la Chapelle et al. schließlich die genetische Ursache durch eine Deletion auf
Chromosom 22 identifiziert werden. Heute werden in der Gruppe der 22q11.2-Deletionssyndrome das DiGeorge Syndrom,
das Takao-Syndrom (157) sowie das Shprintzen-Syndrom (auch Velocardiofaziales Syndrom genannt) zusammengefasst
(148). Wesentliche Gemeinsamkeit ist eine
Fehlbildung bestehend aus Herzfehler
(cardiac anomalies, häufig Fallot-Tetralogie), Gesichtsfehlbildungen (abnormal
facies, u. a. Mikrognathie, tiefsitzende
Ohren, abfallende Lidpalten, kurzes Philtrum), Thymushypoplasie (thymic hypoplasia), Gaumenspalte (cleft palate) und
Hypokalzämie (hypocalcemia), die mit der
Gemeinsamkeit des genetischen Defektes
auf Chromosom 22q11.2 zu dem Akronym CATCH22/CATCH-Phänotyp (148,
180) führte. Im Rahmen einer begleitend
auftretenden Nebenschilddrüsenhypoplasie kann die endokrine Freisetzung
von Parathormon insuffizient sein, sodass
hypokalzämiebdingt tetanische Krampfanfälle entstehen können. Der klinische
Verdacht wird häufig pränatal spätestens
jedoch bei der Geburt, im Rahmen des
Fehlbildungskomplexes erhoben. Weitere
klinische Auffälligkeiten sind ein abnormer Säuglingsschrei, Schalleitungsstörungen, mukuläre Hypotonie sowie eine im
weiteren Verlauf imponierende Entwicklungsverzögerung. Die Diagnosesicherung
erfolgt durch den molekulargenetischen
Nachweis einer 22q11-Deletion. Im Rahmen einer Thymushypoplasie kann eine
T-Zell-Lymphopenie auftreten, die zu
einer pathologischen Infektanfälligkeit
führt. In Abhängigkeit von der Größe
funktionellen Thymusgewebes besteht
eine Erniedrigung der CD4+ T-Zellen (partielles DiGeorge-Syndrom) und ggf. auch
naiver (CD45RA+) CD4+ T-Zellen (kom-
plettes DiGeorge-Syndrom). Im letzteren
Fall finden sich bei deutlich reduzierte
TRECs, die mit der funktionalen Kapazität des Thymus zu korrelieren scheinen.
Entscheidend für die Einschätzung der
immunologischen Kompetenz ist die Fähigkeit von T-Lymphozyten auf Antigene
zu reagieren. Während bei Thymushypoplasie das Restgewebe kompensatorisch
im Verlauf für eine ausreichende Zahl
CD4+ T-Zellen sorgen kann, handelt es
sich bei kompletter Thymusaplasie um einen immunologischen Notfall, sodass zelltherapeutische Ansätze sowie die Option
einer Thymustransplantation in Erwägung
gezogen werden sollten (26, 58, 83). Zur
Evaluation des immunologischen Status
und des daraus resultierenden Infektionsrisikos sollte eine entsprechende Diagnostik in einem spezialisierten Zentrum
erfolgen. Unabhängig davon erfordert die
Betreuung dieser Patienten ein interdiziplinäres Vorgehen, das kardiologischen,
endokrinologischen und chirurgischen
Anforderungen gerecht wird (13).
8 Cohen-Syndrom
Das Cohen Syndrom ist eine autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung, die
typsicherweise mit muskulärer Hypotonie,
Adipositas und prominenten Schneidezähnen einhergeht (31). Das klinische Bild
ist sehr variabel, sodass eine klinische Diagnosestellung schwierig ist. Die folgenden
Symptome sollten jedoch Anlass geben,
das Cohen-Syndrom differentialdiagnostisch in Erwägung zu ziehen (38, 81):
skelettale Auffälligkeiten (Gelenküberbeweglichkeit, Klinodaktylie, Fußdeformitäten, Lendenhyperlordose, Trichterbrust),
Mikrozephalie bei prominentem Mittelgesicht, hoher Gaumen, Zungenhypertrophie, Innenohrschwerhörigkeit, ophthalmologische Komplikationen (Iriskolobom,
Mypoie, Optikusatrophie, Retinitis pigmentosa, Retinoschisis). Hämatologische
Auffälligkeiten schließen insbesondere
Thrombozytopenien und Neutropenien
ein. Ursächlich sind Mutationen im CHO1Gen auf Chromosom 8q22, welche in der
finnischen Bevölkerung deutlich häufiger
vorkommen als in anderen europäischen
Ländern (85, 112).
9 Angeborene
Glycosylierungsdefekte
Der angeborene Glycosylierungsdefekt Typ IIc (OMIM #266265), auch bekannt als Leukozytenadhäsiondefekt
Typ II oder Rambam-Hasgaron Syndrom,
wird durch Mutationen im SLC23C1-Gen
auf Chromosom 11p11.2 verursacht (48,
54, 94, 96, 98). Diese führen bei autoso-
mal-rezessivem Vererbungsmuster zur
defekten oder fehlenden Synthese des
Guanosin-5’Diphosphat-Fukose-Transporter-Moleküls im Golgi-Apparat. Da
Fukose ein wesentlicher Bestandteil von
Leukozytenadhäsionsmolekülen und den
H-Blutgruppenantigenen ist, ist eine erhöhte Zahl zirkulierender Leukozyten
(keine Migration ins Gewebe) bei gleichzeitigem Fehlen von AB0-Blutgruppenantigenen (Bombay-Phänomen) pathognomonisch für diese Erkrankung. Infolge der
verminderten Leukozytenmigration treten
gehäuft rezidivierende, oft lebensbedrohliche bakterielle Infektionen auf. Weitere
klinische Charakteristika können bereits
im Säuglings- und Kleinkindesalter diagnoseweisend sein (Gesichtsdysmorphie mit
flachem Nasenrücken, Kleinwuchs, Mikrozephalie) oder erst mit fortscheitendem
Alter erkennbar werden (Entwicklungsverzögerung, Lerndefizit, Kleinwuchs,
Peridontitis mit Zahnverlust, Adipositas).
10 Patienten wurden bislang beschrieben
(48, 54). Durch eine Fukose-Supplementierung konnte bei einigen die Neutrophilenfunktion deutlich verbessert und
Infektionsrate reduziert werden (96, 98).
Der angeborene Glykosylierungsdefekt
Typ Ig (OMIM #607143) wurde erstmalig
2002 in einem Mädchen mit muskulärer
Hypotonie und Trinkschwäche, psychomotorischer Entwicklungsverzögerung,
Mikrozephalie, Gesichtsdysmorphie und
rezidivierenden Infektionen der oberen
und unteren Atemwege bei deutlich verminderten IgG-Spiegeln beschrieben (25,
185). Weitere Fallberichte folgten und der
klinische Phänotyp wurde um skelettale
Dysplasien, Seh-, Hörstörungen und kardiale Auffälligkeiten (Kardiomyopathie)
erweitert (87, 165). Ursächlich für diese
Erkrankung ist ein Defekt im ALG12-Gen,
das für die Man7GlcNAc2-PP-DolichylMannosyltransferase codiert (25).
10 MECP2-Duplikationssyndrom
Beim MEPC2 (methyl-CpG-binding
protein-2)-Duplikations-Syndrom handelt
es sich um eine X-chromosomal vererbte
Erkrankung, die typischerweise mit infantiler Hypotonie („floppy infant“), milder
Dysmorphie, Mikrozephalie, rezidivierenden Infektionen und neurologischen Symptomen einhergeht (92). Letztere können
dabei von einer verzögerten Entwicklung
der Sprache und motorischen Fähigkeiten bis zu Krampfanfällen, progressiver
Spastik und psychiatrischen Auffälligkeiten (Depression, autistische Züge, Angststörungen) reichen (123). Des Weiteren
wurden Pateinten mit endokrinologischen
Störungen (u. a. Hypothyroidismus, vorzeitige Menopause, Diabetes) beschrieben
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Originalien/Übersichten
(124). Immunologisch fallen die meisten
Patienten bereits im frühen Kindesalter
durch rezidivierende Pneumonien auf. Bei
einigen Patienten konnten zudem verminderte IgA-, IgG2- und IgG4-Spiegel
gemessen werden (57), (Bauer, Krüger, von
Bernuth, unpublizierte Beobachtungen).
Aufgrund des X-chromosomalen Vererbungsmusters (Xq28) sind Jungen häufiger betroffen (92).
Schlussfolgerungen
Bei Patienten mit Mikrozephalie ist die
aufmerksame Suche nach einem Immundefekt indiziert. Klinische Informationen
mit hohem positiv-prädiktiven Wert für
angeborene Immundefekte sind a) außergewöhnliche Infektionen (besonders
schwerer Verlauf, atpyische (=„opportunistische“) Erreger), b) eine positive Familienanamnese (Konsanguinität und/
oder Immundefekte bekannt) und c)
abweichende Perzentilenkurven für Gewicht oder Länge oder Kopfumfang (52).
Im Falle einer Mikrozephalie kann jedoch
auch ohne eine für einen Immundefekt
verdächtige Anamnese die gezielte Überprüfung des Immunsystems durchgeführt werden und insbesondere die Untersuchung der Chromosomenstabilität
eventuell Hinweise auf die genetische
Ursache der Mikrozephalie liefern. Die
Basisdiagnostik sollte ein großes Blutbild
(unter besonderer Berücksichtigung der
Lymphozytenzahl), die basalen Spiegel
für IgG, IgA, IgM und IgE sowie Impfantikörper gegen Tetanus und Masern bei
positiver Impfanamnese umfassen. Bei
der Sonderkonstellation „Mikrozephalie
mit Immundefekt“ oder „Mikrozephalieunklarere Genese“ sind nach unserer Auffassung auch die Analyse der Lymphozytensubpopoulationen (unter besonderer
Berücksichtigung des CD4+CD45RA+/
CD4+CD45R0+-Verhältnisses und des α/β
zu γ/δ T-Zell-Verhältnisses, der Klonalität des Vβ-T-Zell-Rezeptor-Repertoires
und die gezielte Suche nach Störungen
im Erhalt der DNA-Integrität hilfreich.
Insbesondere Defekte der homologen Rekombination und des Non-Homologous
End-Joinings (NHEJ) können in vitro typische immunologische Konstellationen
aufweisen (Hyper-IgM-Phänotyp, niedrige Impfantikörper, kaum CD4+CD45RA+
T-Zellen, erhöhter Anteil an γ/δ-T-Zellen,
oligoklonales (= eingeschränktes) Vβ-TZell-Rezeptor-Repertoire, erhöhte Strahlensensibilität). Aber auch andere hier
dargestellte Ursachen einer Mikrozephalie
können über eine gezielte Untersuchung
der DNA-Integrität diagnostiziert werden.
Dabei ist es wichtig, dem untersuchenden
Labor klinische Verdachtsdiagnosen mit-
zuteilen, da die verschiedenen Entitäten
nicht mit einer globalen Überprüfung der
„Chromosomenstabilität“ diagnostiziert
werden können. Eine Zusammenfassung
über die wichtigsten hier vorgestellten
Immundefekte und die indizierte Diagnostik gibt die Tabelle 1.
Abkürzungen
HR
NHEJ
Homologe Rekombination
Non-Homologous-EndJoining
DNA-DSB
DNA-Doppelstrangbruch
AT
Ataxia teleangiektasia
NBS
Nijmegen-BreakageSyndrom
FA
Fanconi-Anämie
DC
Dyskeratosis congenita
ICF-Syndrom Immunodeficiency,
centromeric instability
and facial dysmorphism
syndrome
SZT
Stammzelltransplantation
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36 Neuropädiatrie in Klinik und Praxis 12. Jg. (2013) Nr. 1
#6918_Neuropädiatrie_01-2013.indd 36
09.01.13 13:38
Originalien/Übersichten
175. Walne AJ, Vulliamy T, Marrone A et al. 2007.
Genetic heterogeneity in autosomal recessive
dyskeratosis congenita with one subtype due
to mutations in the telomerase-associated protein NOP10. Human molecular genetics 16(13):
1619–29.
176. Walne AJ, Vulliamy T, Marrone A et al. 2007.
Genetic heterogeneity in autosomal recessive
dyskeratosis congenita with one subtype due
to mutations in the telomerase-associated protein NOP10. Human molecular genetics 16(13):
1619–29.
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178. Weemaes CM, Hustinx TW, Scheres JM et al.
1981. A new chromosomal instability disorder:
the Nijmegen breakage syndrome. Acta paediatrica Scandinavica 70(4): 557–64.
FLIP & FLAP
Eine Geschichte über Nervenzellen, Epilepsie
und die Friedastraßen-Band
von Sabine Jantzen und Tina
Krisl, mit Bildern von
Christiane Kafemann
2. überarb. Aufl. 2007, 84
Seiten, Erzählung mit vielen
farbigen Comics,
Format DIN A4, geheftet,
ISBN 978-3-7950-7045-8,
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182. Wu P, Takai H, and de Lange T. 2012. Telomeric
3’ overhangs derive from resection by Exo1 and
Apollo and fill-in by POT1b-associated CST. Cell
150(1): 39–52.
Bereits in der 2. Auflage im
Verlag Schmidt-Römhild
erschienen: „Flip & Flap“–
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Epilepsie. Die Diplom-Psychologinnen Sabine Jantzen
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„Flip & Flap“ im Rahmen
eines gleichnamigen Schulungsprogramms für epilepsiekranke
Kinder, Jugendliche und deren Eltern an der Lübecker Klinik für
Kinder- und Jugendmedizin. Die Comic-Zeichnungen stammen
von Christiane Kafemann. Diese Erzählung führt in die Welt
der Nervenzellen Flip und Flap und ihrer Kollegen, die in der
Kommandozentrale des Körpers rund um die Uhr ganze Arbeit
leisten. Die Flaps jedoch sind manchmal unkonzentriert, und so
kommt es zu Fehlern in der Informationsübertragung – zu einem
Anfall.
183. Yaghmai R, Kimyai-Asadi A, Rostamiani K et al.
2000. Overlap of dyskeratosis congenita with
the Hoyeraal-Hreidarsson syndrome. The Journal of pediatrics 136(3): 390–3.
Eine wichtige Lektüre für betroffene Kinder ab 7 Jahren,
Jugendliche und deren Eltern, für Schulklassen und für alle
Kinder, die mehr über Epilepsie erfahren wollen.
179. Wegner R, Chrzanowska K, Sperling , et al.
1999. Ataxia-telangiectasia variants (Nijmegen
breakage syndrome). In: Ochs HD, Smith CIE,
Puck JM, eds. rimary Immunodeficiency Diseases, a Molecular and Genetic Approach. Oxford,
UK: Oxford University Press;: 324–34.
180. Wilson DI, Burn J, Scambler P et al. 1993. DiGeorge syndrome: part of CATCH 22. Journal of
medical genetics 30(10): 852–6.
181. de Winter JP and Joenje H. 2009. The genetic
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184. Yakusheva TA, Shaikh AG, Green AM et al. 2007.
Purkinje cells in posterior cerebellar vermis encode motion in an inertial reference frame.
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185. Zdebska E, Bader-Meunier B, Schischmanoff P-O,
et al. 2003. Abnormal glycosylation of red cell
membrane band 3 in the congenital disorder of
glycosylation Ig. Pediatric research 54(2): 224–9.
186. Zhong F, Savage S a, Shkreli M et al. 2011. Disruption of telomerase trafficking by TCAB1 mutation causes dyskeratosis congenita. Genes &
development 25(1): 11–6.
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Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt
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Originalien/Übersichten
Diagnostik bei Kindern
mit primärer Mikrozephalie
D. WIECZOREK1, H. VON BERNUTH2, 3, J. B. HENNERMANN4,
R. JOHN5, C. BÜHRER6, A. M. KAINDL5, 7, 8*
1
Institut für Humangenetik, Universitätsklinikum Essen, Hufelandstr. 55, 45122 Essen
2
Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt Pneumologie und Immunologie,
Charité – Universitätsmedizin Berlin, Campus Virchow-Klinikum, Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
3
Labor Berlin, Charité Vivantes GmbH, Immunologie Campus Virchow-Klinikum,
Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
4
Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt Endokrinologie, Gastroenterologie und Stoffwechselmedizin,
Charité – Universitätsmedizin Berlin, Campus Virchow-Klinikum, Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
5
SPZ Neuropädiatrie, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Campus Virchow-Klinikum,
Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
6
Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt Neonatologie,
Charité – Universitätsmedizin Berlin, Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
7
Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt Neurologie, Charité – Universitätsmedizin Berlin,
Campus Virchow-Klinikum, Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
8
Institut für Zell- und Neurobiologie, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Campus Mitte,
Charitéplatz 1, 10115 Berlin
Zusammenfassung
Eine primäre oder kongenitale Mikrozephalie kann sowohl isoliert als auch als
Teil einer Erkrankung auftreten und geht
oftmals mit einer mentalen Retardierung
einher. Ursache ist eine Reduktion des Gehirnvolumens, dessen Pathogenese sowohl
exogene Faktoren als auch genetische Ursachen beinhaltet. Im vorliegenden Artikel
stellen wir unseren ersten Vorschlag zur
diagnostischen Herangehensweise an ein
Kind mit primärer Mikrozephalie vor.
Schlüsselwörter
a reduction of brain volume secondary to
exogenous factors or genetic causes. Here,
we propose a diagnostic approach to a
child with primary microcephaly.
Keywords
primary microcephaly – intellectual
disability – diagnostics
Bibliography
Neuropaediatrie 2013; 12: 38-50,
© Schmidt-Roemhild-Verlag, Luebeck,
Germany: ISSN 1619-3873; NLM ID
101166293; OCoLc 53801270
Einleitung
Der Begriff Mikrozephalie (griechisch:
mikros „klein“; kephale „Kopf“) bezeichnet
das klinische Zeichen eines Kopfumfangs
unterhalb der 3. Perzentile bzw. mindestens
2 Standardabweichungen (SD) unter dem
alters- und geschlechtsbezogenen Mittelwert. Manche Autoren definieren eine Mikrozephalie als Kopfumfang, der mehr als
3 SD unterhalb des Mittelwerts liegt. Die
meisten Autoren bezeichnen eine bereits
bei Geburt vorliegende Mikrozephalie als
primär und eine postnatal auftretende Mikrozephalie als sekundär (Abb. 1). Es sei hier
Primäre Mikrozephalie – mentale Retardierung – geistige Behinderung – Diagnostik
Diagnosis in children with
primary microcephaly
Abstract
Primary or congenital microcephaly
can appear as an isolated condition or as
part of a disease and is often associated
with intellectual disability. It is caused by
Abb. 1: Terminologie Mikrozephalie
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Originalien/Übersichten
I. Exogene Ursachen
Intrauterine Infektion
Toxoplasmose, Röteln, CMV, Herpes simplex, VZV, Syphilis, HIV
Teratogene
Alkohol, Kokain, Hydantoin, Antiepileptika, Blei/Quecksilbervergiftung, Bestrahlung
Disruptives Ereignis
Vaskuläres Ereignis (Stroke), intrauteriner Fruchttod eines Zwillings
Maternale Erkrankung
Hyperphenylalaninämie
Extreme Plazentainsuffizienz
II. Prämature Nahtsynostose
III. Angeborene Stoffwechselerkrankungen
Maternale Phenylketonurie
Defekte in der Biosynthese von Serin
Störungen der Sterol-Biosynthese
Mitochondriopathien
CDG-Syndrome
Seltenere angeborene Stoffwechselerkrankungen (siehe Text)
IV. Genetische Ursachen: Nicht-syndromale (isolierte) Mikrozephalie
Autosomal-rezessive Mikrozephalie
MCPH1-10, MCPHA
Autosomal-dominante Mikrozephalie
X-chromosomale Mikrozephalie
Chromosomal (kleine Chromosomenabberationen)
V. Genetische Ursachen: Syndromale Mikrozephalie
Mikrozephaliesyndrome mit numerischen Chromosomenabberationen
Trisomie 21, 13, 18, …
Mikrodeletionssyndrome mit Mikrozephalie
Wolf-Hirschhorn-Syndrom (4p16.3-Deletion; MIM#194190)
Williams-Beuren-Syndrom (7q11.23-Deletion; MIM#194050)
DiGeorge-Syndrom (CATCH22; 22q11-Deletion; MIM#188400)
Mikrodeletion 1p36 (MIM#607872)
Terminale Deletion 15q (MM#612626)...
Monogenetische Mikrozephalien
– mit autosomal-dominantem Erbgang
Cornelia de Lange-Syndrom (MIM#122470, 610759, 614701; selten X- chr)
Rubinstein-Taybi-Syndrom (MIM180849)
Feingold-Syndrom (MIM#164280, 614326)
Mowat-Wilson-Syndrom (MIM#235730)...
– mit autosomal-rezessivem Erbgang
Smith-Lemli-Opitz-Syndrom (MIM#270400)
Aicardi-Goutières-Syndrom (MIM#225750, 610329, 610181, 610333, 612952)
Seckel-Syndrom (MIM#210600, 606744, 608664, 613676, 613823, 614728)
Nijmegen-Breakage-Syndrom (MIM#251260)
Cockayne-Syndrom (MIM#216400, 133540)
Ligase-IV-Syndrom (MIM 606593)…
– mit X-chromosomalem Erbgang
Mutationen im ATRX-Gen (MIM*300032; ‚alpha thalassemia X-linked mental
retardation syndrome’)
Mutationen im ARX-Gen (MIM*300382)
Mutationen im PQBP1-Gen (MIM*300463)
Borjeson-Forssman-Lehmann-Syndrom (MIM#301900)
Rett-Syndrom (MIM#312750)...
– mit komplexer Vererbung/nicht klassifizierbar
Angelman-Syndrom (MIM#105830)...
Tab. 1: Einteilung von primären Mikrozephalien anhand ihrer Ursache*
*Obgleich Stoffwechselerkrankungen auch genetische Ursachen haben, werden diese hier separat
geführt. Kein Anspruch auf Vollständigkeit
darauf hingewiesen, dass die Bezeichnungen primäre und sekundäre Mikrozephalie
durch wenige Autoren auch mit genetisch
bedingter und durch exogene Faktoren
verursachter Mikrozephalie gleichgesetzt
werden. In der vorliegenden Arbeit distanzieren wir uns von letzterer Definition.
Man spricht von einer isolierten Mikrozephalie, wenn diese als einzige Auffälligkeit vorliegt. Zudem wird zwischen einer
proportionierten und einer dysproportionierten Mikrozephalie unterschieden, je
nachdem, ob in gleichem Maße auch ein
Kleinwuchs bzw. Untergewicht vorliegen.
Eine Mikrozephalie geht mit einer Verringerung des Hirnvolumens sowie meist
mit einer Entwicklungsverzögerung/geistigen Behinderung einher. Sie kann genetisch bedingt sein oder durch Umwelteinflüsse entstehen. In OMIM [Online Mendelian Inheritance in Man (www1)] findet
man im Oktober 2012 circa 800 Einträge
für das Leitsymptom Mikrozephalie und
circa 360 Einträge bei Eingrenzung der
Suche auf kongenitale Mikrozephalien.
Eine Übersicht über exogene und genetische Ursachen der primären Mikrozephalie kann aus Tab. 1 entnommen werden.
Hinsichtlich einer detaillierten Beschreibung von Erkrankungen und Hinweisen
zur genetischen Diagnostik verweisen wir
auf OMIM, GeneReviews (www2) und OrphaNet (www3). In der klinischen Praxis
fehlt bisher ein Algorithmus für die Diagnostik bei Vorliegen einer Mikrozephalie. In Vorbereitung darauf stellen wir im
vorliegenden Artikel ein Konzept zur diagnostischen Herangehensweise an ein Kind
mit primärer Mikrozephalie vor.
Messung und Beurteilung
des Kopfumfangs
Der fronto-okzipitale Kopfumfang sollte durch straffes Anlegen eines flexiblen
aber nicht dehnbaren Zentimetermaßes
um den Kopf, von der Stirn (direkt oberhalb der Augenbrauen) bis zur prominentesten Stelle des Hinterkopfs (Okziput),
gemessen werden. Mehrfachmessungen
sind erforderlich, um eine Mikrozephalie
zu bestätigen. In jedem Fall sollte auch der
Kopfumfang beider Eltern gemessen werden, um festzustellen, ob es sich um eine
familiäre Mikrozephalie handelt.
Die Werte für den Kopfumfang werden
parallel zu den gleichzeitig gemessenen
Werten für Länge und Gewicht in Perzentilenkurven eingetragen, die das Geschlecht
und den ethnischen Hintergrund berücksichtigen. Für Neugeborene sollten die Perzentilenkurven aus dem Neugeborenenkollektiv der Bundesrepublik Deutschland von
Voigt et al. 2006 (1) herangezogen werden.
Nach der Neugeborenenperiode können
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Originalien/Übersichten
Abb. 2: Erfassungsbogen für Patienten mit primärer Mikrozephalie (erste Seite)
40 Neuropädiatrie in Klinik und Praxis 12. Jg. (2013) Nr. 1
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Originalien/Übersichten
Abb. 2: Erfassungsbogen für Patienten mit primärer Mikrozephalie (zweite Seite)
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Originalien/Übersichten
Abb. 3: Vorschlag zur Herangehensweise an ein Kind mit primärer Mikrozephalie. Wir plädieren für eine differenzierte Herangehensweise, wie im
Text erläutert (*siehe Text)
die aus der KiGGS-Studie hervorgegangenen Kopfumfangskurven nach Schienkiewitza et al. 2011 (2) zugrunde gelegt werden; oftmals werden noch ältere von Nellhaus et al. 1968 (3) oder Prader et al. 1989
(4) und Mitarbeitern aufgestellte Werte
verwendet. Die bei Kindern in Deutschland
gemessenen durchschnittlichen Kopfumfänge sind größer als die WHO-Standardwerte (www4, www5), was an ethnischen
Unterschieden liegen kann. Für Letztere
wurden die Kopfumfangsdaten von circa
8.500 Kindern aus Brasilien, Ghana, Indien,
Oman und der USA herangezogen. Für einige syndromale Krankheitsbilder, wie beispielsweise dem Down-Syndrom (www6),
gibt es syndrom-spezifische Perzentilenkurven.
Eine Beurteilung des Kopfumfangs unter Angabe der Standardabweichung (oder
‚z-Score’) hat sich in Deutschland im Gegensatz zu anderen europäischen Ländern
und den USA bisher nicht durchgesetzt.
Die Standardabweichungen können aber
anhand der unter www.who.int angegebenen Median- und Standardabweichungen einfach berechnet werden. Alterna-
tiv können die Standardabweichungen
auch aus älteren Kurven abgelesen werden (www7). Die StandardabweichungsScores (SDS, ‚z-Score’) können z. B. mit
dem Excel Add-in LMSGrowth von Huigi
Pan und Tim Cole berechnet werden (Excel
Add-in unter www8).
Wir plädieren für eine differenzierte, auf
die Anamnese und Klinik eines Kindes
zugeschnittene Diagnostik und gehen im
Folgenden auf einzelne Aspekte ein.
Anamnese und klinischer
Untersuchungsbefund
Bei jedem Kind mit primärer Mikrozephalie sollte anhand einer genauen
Anamnese nach exogenen Schäden des
sich entwickelnden Gehirns während der
Schwangerschaft als zugrunde liegende
Ursache gefahndet werden. Hierzu zählen
eine pränatale Infektion (STORCH: Syphilis,
Toxoplasmose, Röteln, Cytomegalie Virus,
Herpes etc.), eine Exposition gegenüber
Bestrahlung oder Toxinen, ein Drogenabusus der Mutter (z. B. Alkohol, Cocain,
Toluole) sowie maternale Erkrankungen
(z. B. maternale Phenylketonurie) (Tab.
1, 2). Kopfumfangs-Angaben im Mutterpass können Hinweise auf den Verlauf des
Kopfwachstums in utero geben und damit
auf den ungefähren Zeitpunkt einer ersten Abweichung von der Norm. Die Plazentahistologie sollte im Hinblick auf eine
Um standardisierte Angaben bei allen
Patienten mit primärer Mikrozephalie zur
Verfügung zu haben, schlagen wir eine Dokumentation der anamnestischen Angaben, des klinischen Untersuchungsbefundes und weiterer Untersuchungen in einer
Standardvorlage vor (Beispiel in Abb. 2).
Diagnostische Herangehensweise
bei Kindern mit primärer
Mikrozephalie
Unser Vorschlag zur diagnostischen
Herangehensweise an ein Kind mit primärer Mikrozephalie ist in Abb. 3 aufgeführt.
Erfragen und Untersuchung
von exogenen Faktoren
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Originalien/Übersichten
Weitere
Hirnfehlbildungen*
Gehirnverkalkung
Nicht-neurologische
Malformationen
Cytomegalie
Ventrikulomegalie, subependymale
Zysten, Migrationsstörungen
+
Chorioretinitis, Hörstörung, intrauterine WR
Herpes simplex
Hydrozephalus, porenzephale Zysten
+
Chorioretinitis, Mikrophthalmie
Röteln
Subependymale Zysten
+
Herzfehler, Hörstörung, Katarakt, Retinopathie,
intrauterine WR
Toxoplasmose
Hydrozephalus (Aquäduktstenose)
+
Chorioretinitis, Optikusatrophie
Syphillis
Hydrozephalus, Pseudoparalyse
+
Hörstörung, Lungenblutung, Zahnanomalien
Varicella Zoster-Virus
Hydrozephalus, kortikale Atrophie
-
Skelettanomalien, intrauterine WR, Extremitätenhypoplasien, Mikrophthalmie, Katarakt,
Chorioretinitis, Narben
AIDS (Acquired immunodeficiency syndrome)
Hirnatrophie, Ventrikulomegalie,
Auffälligkeiten der weißen Substanz
+
Intrauterine Infektionen
Drogen und Medikamente
Alkohol
Corpus callosum Agenesie, abnorme
Gyrierung
-
Herz- und Nierenfehlbildungen, Hörstörung,
Skoliose, WR, Dysmorphien
Kokain
Zerebrale Infarkte, Enzephalozelen
-
Schädel- und Herzfehlbildungen
Antiepileptika (Carbamazepin, Phenytoin,
Barbiturate, Valproat)
Spina bifida
-
Herzfehlbildungen, Dysmorphien, Anomalien
der Finger, WR
-
Herzfehlbildungen, WR
Maternale Erkrankung oder andere pränatale Faktoren
Phenylketonurie
Migrationsstörungen
Abkürzungen: Wachstumsretardierung (WR); *außer Mikroenzephalie
Tab. 2: Häufige Ursachen und klinische Zeichen einer erworbenen primären Mikrozephalie
Erkrankung
Begleitsymptome
Diagnostik
Maternale Phenylketonurie
intrauterine Wachstunsverzögerung, faziale
Auffälligkeiten, kongenitale Vitien, mentale
Retardierung
Phenylalanin im Plasma bei der Kindsmutter
Serin-Biosynthese-Defekte
Muskelhypotonie, zerebrale Krampfanfälle,
mentale Retardierung
Aminosäuren im Plasma (präprandiale
Blutentnahme, sonst falsch hoher Serinwert)
Aminosäuren im Liquor
Störungen der SterolBiosynthese
kraniofaziale Dysmorphien, Syndaktylie,
Organfehlbildungen, Mittellinienfehlbildungen,
Genitalfehlbidungen, NenbennierenInsuffizienz, mentale Retardierung
Sterol-Analyse (7/8-Dehydrocholesterol) im
Plasma
Mitochondriopathien
Laktatazidose
Mitbefall weiterer Organsysteme (Enzephalopathie, Myopathie, Kardiomyopathie, zerebrale
Malformationen u. a. )
Laktat, Pyruvat im Blut,
organische Säuren im Urin,
weiterführende Diagnostik je nach Klinik
Kongenitale Glykosylierungsstörungen
Mentale Retardierung, Dysmorphie, Epilepsie,
muskuläre Hypotonie u. a.
isoelektrische Fokussierung Transferrin im Serum
(bei Neonaten nicht sicher auswertbar, da Mitbestimmung des maternalen Transferrins)
Tab. 3: Übersicht über die häufigeren angeborenen Stoffwechselerkrankungen mit kongenitalem Mikrozephalus
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Originalien/Übersichten
Plazentainsuffizienz und Hinweisen auf
eine Infektion berücksichtigt werden. Eine
Untersuchung von Phenylalanin im Blut
der Mutter kann eine Phenylketonurie der
Mutter aufdecken; Letztere ist nicht immer
anamnestisch eruierbar. Eine maternale
Phenylketonurie kann im Neugeborenenscreening (bei zeitgerechter Abnahme ab
der 36. Lebensstunde) nicht nachgewiesen
werden. Bei Verdacht auf das Vorliegen eines Fetalen Alkohol-Syndroms (engl. ‚Fetal
Alcohol Spectrum Disorder’, FASD) sollten
entsprechende diagnostische Parameter
bei der klinischen Untersuchung berücksichtigt werden (5). Im Einverständnis mit
der Mutter kann hier der Ethylester-Gehalt
im Mekonium als Hinweis auf eine AlkoholExposition des Kindes bestimmt werden.
Entwicklungs-/Leistungsdiagnostik bei Kindern mit primärer
Mikrozephalie
Kinder mit einer Mikrozephalie tragen
ein höheres Risiko als normozephale Kinder für das Vorhandensein einer Entwicklungsstörung. Deshalb sollte im Rahmen
einer mehrdimensional angelegten entwicklungspsychologischen Untersuchung
das Vorliegen einer drohenden oder manifesten Entwicklungs-, Verhaltens-, und/
oder emotionalen Störung geklärt werden
[siehe auch Qualitätspapier zu Standards
der psychologischen Diagnostik in Sozialpädiatrischen Zentren; (www9)]. Ziel sollte
es insbesondere sein, Teilhabeeinschränkungen im alltäglichen Lebensvollzug zu
erfassen und/oder zu prognostizieren, um
(sofern notwendig) therapeutische Strategien abzuleiten. Zentral ist hierbei die
psychologische Diagnostik des kognitiven
Entwicklungsstandes. Beispielhaft sind
die an unserm Zentrum (Charité – Universitätsmedizin Berlin) angewendeten
Testverfahren zur Erfassung des kognitiven Entwicklungsstandes eines Kindes/
Jugendlichen in Abb. 4 aufgeführt.
Stoffwechseldiagnostik bei
Kindern mit einer primären
Mikrozephalie
Angeborene Stoffwechselerkrankungen führen selten zu einer primären Mikrozephalie, sondern sehr viel häufiger
zu einer sekundären Mikrozephalie als
Ausdruck einer nicht spezifischen Hirnatrophie. Ausnahmen bilden einige wenige Erkrankungen, die Diagnostik sollte
in Abhängigkeit von der Klinik erfolgen
(Tab. 3). Maternale angeborene Stoffwechselerkrankungen können während
der Schwangerschaft einen schädigenden
Abb. 4: Vorschlag zum Testverfahren zur Erfassung des kognitiven Entwicklungsstandes eines
Kindes mit primärer Mikrozephalie. In den ersten beiden Lebensjahren lässt sich die die kognitive
und motorische Entwicklung eines Kindes unter anderem mittels der Griffiths-Entwicklungsskalen und der Bayley Scales of Infant Development abschätzen. In Abhängigkeit dieser Befunde ist
des Weiteren immer die Einschätzung der adaptiven Fähigkeiten zwingend (ggf. unter Hinzunahme zusätzlicher fremdanamnestischer Quellen, wie z. B. Kindergarten/Schule), um eine komplexe
Entwicklungsstörung i.S. einer Intelligenzminderung (ICD-10 F70-F79) klassifizieren zu können.
Die Begriffe „Intelligenzminderung“ und „geistige Behinderung“ werden erst ab dem Schulalter
eingesetzt, für jüngere Kinder kann analog von kombiniert umschriebenen/komplexen/globalen Entwicklungsstörungen gesprochen werden (F83). Dieses Vorgehen ergibt sich u. a. aus dem
Fakt der geringen Spezifität und hohen Entwicklungsdynamik einzelner kognitiver Funktionsbereiche in einem frühen Entwicklungsalter und der damit verbundenen geringeren Reliabilität
und prognostischen Validität der zur Verfügung stehenden psychometrischen Instrumente. In
Abhängigkeit der Befunde sind zusätzliche Untersuchungen zu spezifischeren Differenzierung
der Entwicklung in den Dimensionen Motorik, Sprache und Wahrnehmung hinzuzuziehen, um
ggf. die Umschriebenheit/Spezifik einer Entwicklungsstörung zu erfassen und die Indikation für
entsprechende Behandlungen abzuleiten [siehe auch (www10-12)].
Einfluss im Sinne einer Feto- oder Embryopathie haben. Hier ist beispielsweise
die maternale Phenylketonurie zu nennen, die bei unzureichender diätetischer
Einstellung einer Schwangeren zu einer
Phenylalaninembryopathie führen kann
[primäre Mikrozephalie, geistiger Behinderung, Krampfanfälle, Wachstumsre-
tardierung, faziale Dysmorphien, weitere
Fehlbildungen u. a. des Herzens; (6, 7)].
Da die meisten Schwangeren in Deutschland bereits im Neugeborenenalter auf
das Vorliegen einer Phenylketonurie untersucht wurden, sollte dies vorwiegend
bei nicht in Screening-Ländern geborenen
Schwangeren berücksichtigt werden.
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Originalien/Übersichten
Angeborene Stoffwechselerkrankungen des Kindes können auch bereits intrauterin durch einen Mangel bestimmter
Metabolite oder durch sich anstauende
(neuro-)toxische Metabolite in einer Hirnschädigung mit konsekutivem kongenitalen Mikrozephalus resultieren. Dazu
zählen insbesondere angeborene Defekte
in der Biosynthese der Aminosäure Serin,
nämlich der 3-Phosphoglyzerat-Dehydrogenase-Mangel sowie der PhosphoserinPhosphatase-Mangel (8) (Abb. 5). Neben
einem kongenitalen Mikrozephalus weisen diese Patienten weitere neurologische
Symptome wie Muskelhypotonie und zerebrale Krampfanfälle auf. Dementsprechend sollte bei Kindern mit einer kongenitalen Mikrozephalie und Krampfanfällen
und/oder mit einer muskulären Hypotonie
eine Liquorentnahme unter anderem mit
Bestimmung der Aminosäuren im Liquor
bei gleichzeitiger Analyse der Aminosäuren im Plasma erfolgen. Das SmithLemli-Opitz-Syndrom, eine Störung der
Sterol-Biosynthese, ist in mehr als 80%
mit einem kongenitalen Mikrozephalus
assoziiert (9) (Abb. 6). Patienten mit diesen Erkrankungen weisen aber auch weitere typische Auffälligkeiten auf, wie kraniofaziale Dysmorphien, II/III-Syndaktylie
der Füße und Organfehlbildungen. Bei
einem Kind mit primärer Mikrozephalie
ohne diese klinischen Auffälligkeiten muss
demnach eine Sterol-Analyse nicht zu Beginn der diagnostischen Abklärung erfolgen. Auch die große Erkrankungsgruppe
der Mitochondriopathien kann mit einem
bereits bei Geburt manifesten Mikrozephalus einhergehen. Hierzu zählen u. a.
Defekte der Pyruvat-Dehydrogenase, der
verschiedenen Atmungsketten-Komplexe
als auch der mitochondrialen Transportsysteme (10-12). Zu Letzterem zählt das
SLC25A19-Gen, das einen mitochondrialen Transporter für Deoxynucleotide und
Thiaminpyrophosphat kodiert. Klinisch
zeigen diese Patienten, die Mutationen
im SLC25A19-Gen aufweisen und an einer
sogenannten ‚Amish lethal Microcephaly’
(MCPHA, MIM#607196) leiden, häufig eine
persistierende Laktatazidose und zerebrale
Malformationen wie Lissenzephalie oder
Balkendysgenesie. Auch Patienten mit einer kongenitalen Glykosylierungsstörung
(CDG-Syndrom) können bereits postnatal
einen Mikrozephalus aufweisen, insbesondere Patienten mit einem CDG-Id (13, 14),
aber auch Patienten mit einem anderen
CDG-Syndrom, z. B. CDG-Ig, CDG-Ik (15),
CDG-IIc oder CDG-IIe (16). Zur Abklärung
eines CDG-Syndroms ist die Durchführung
einer Transferrin-Elektrophorese erforderlich; hierbei ist jedoch zu beachten, dass
die Aussagekraft dieser Untersuchung im
Neugeborenenalter eingeschränkt ist.
Abb. 5: Stoffwechselweg der Serin-Biosynthese. Serin-Biosynthese-Defekte führen zu einer
verminderten Synthese von Serin, Glyzin, Phosphoserin u. a. Diese Defekte können mit einer
primären Mikrozephalie und weiteren neurologischen Symptomen (Muskelhypotonie, Krampfanfälle) assoziiert sein. Hier ist insbesondere ein 3-Phosphoglyzerat-Dehydrogenase-Mangel und ein
Phosphoserin-Phosphatase-Mangel hervorzuheben (rote Schrift)
Abb. 6: Stoffwechselweg der Sterol-Biosynthese. Sterol-Biosynthese-Defekte können mit einer
primären Mikrozephalie und weiteren Symptomen (Dysmorphien, Syndaktylie, Organfehlbildungen) assoziiert sein. Als klassisches Beispiel ist das Smith-Lemli-Opitz-Syndrom aufgrund eines
7-Dehydrocholesterol-Reduktase-Defekts hervorzuheben (rote Schrift)
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Originalien/Übersichten
Es gibt zudem einige angeborene
Stoffwechselerkrankungen, bei denen nur
selten ein Mikrozephalus bereits bei Geburt manifest ist, und einige sehr seltene
angeborene Stoffwechselerkrankungen
mit assoziierter kongenitaler Mikrozephalie, für die es nur vereinzelte Fallberichte
gibt. Dennoch müssen diese Erkrankungen
auch in die differentialdiagnostischen Erwägungen mit einbezogen werden. Zu der
ersten Gruppe gehören Cobalamin-Defekte, wie der CblC- oder CblF Defekt (17,
18). Zur zweiten Gruppe gehören seltene
Erkrankungen wie der Multiple SulfataseMangel (19), die kongenitale neuronale
Ceroidlipofuszinose (20) oder der Leukotrien-C4-Synthese-Defekt (21). In diesem
Kontext ist zu erwähnen, dass bei Patienten mit einem Molybdän-Kofaktor-Defekt
oder einem Sulfitoxidase-Mangel bei Geburt zwar noch keine Mikrozephalie vorliegt, sich aber sehr schnell, d. h. bereits in
den ersten Lebenswochen, ein sekundärer
Mikrozephalus entwickelt (22).
Keine der hier beschriebenen angeborenen Stoffwechselerkrankungen wird im
erweiterten Neugeborenenscreening erfasst.
Genetische Diagnostik bei
Kindern mit einer primären
Mikrozephalie
Liegt eine isolierte Mikrozephalie vor,
sollte die Indikation zur genetischen Diagnostik von zwei Punkten abhängig gemacht werden: Von der Familienanamnese
und der Entwicklung des Kindes. Liegt bei
einem Elternteil ebenfalls eine Mikrozephalie bei guter kognitiver Entwicklung
vor, so sollte man mit einer umfangreichen genetischen Diagnostik zurückhaltend sein. Es handelt sich in diesem Fall
dann am ehesten um eine autosomaldominante benigne Mikrozephalie. Dies
bedeutet nicht, dass weitere Analysen auf
Forschungsbasis (z. B. Exom-Sequenzierung) nicht ursachen-klärend sein können.
Der zweite wichtige Punkt ist der Entwicklungsstand des Kindes. Die kognitive
und motorische Entwicklung des Kindes
sollte beurteilt werden, optimalerweise durch eine standardisierte Entwicklungsdiagnostik (siehe oben). Liegt eine
altersentsprechende Entwicklung vor, so
ist eine Zurückhaltung hinsichtlich genetischer Diagnostik sinnvoll. Liegt eine
Entwicklungsverzögerung/geistige
Behinderung vor, so sollte im ersten Schritt
eine molekulare Karyotypisierung, d. h.
eine Array-CGH, durchgeführt werden.
Eine konventionelle Chromosomenanalyse ist weniger aussagekräftig und sollte
nur dann zusätzlich durchgeführt werden,
wenn der Verdacht auf eine balancierte
strukturelle Chrosomenaberration besteht.
Zudem sollte bei isolierter Mikrozephalie
das Vorliegen einer primär autosomal-rezessiven Mikrozephalie [MCPH; siehe Tab.
4 und (23)] in Betracht gezogen werden
sowie abhängig von weiteren klinischen
Auffälligkeiten wie einem Kleinwuchs
Erkrankungen aus dem Formenkreis des
Seckel-Syndroms und der MOPD [siehe
Tab. 5 und (24)].
Besteht der Verdacht auf ein syndromales Krankheitsbild, d. h. ist die Mikrozephalie nur eine von zahlreichen Auffälligkeiten, die das Kind aufweist, so sollte ein
Neuropädiater und ggf. ein Humangeneti-
MCPH
Protein
Gen
Chromosom
OMIM
MCPH1
Microcephalin
MCPH1
8p23.1
251200
MCPH2
WD repeat containing-protein 62
WDR62
19q13.12
604317
MCPH3
Cyclin dependent kinase 5 regulatory subunit-associated protein 2
CDK5RAP2
9q33.2
604804
MCPH4
Centrosomal protein 150 kD
CEP152
15q21.1
604321
MCPH5
Abnormal spindle-like, microcephaly associated
ASPM
1q31.1
608716
MCPH6
Centromeric protein J
CENPJ
13q12.12
608393
MCPH7
SCL/TAL1 interrupting locus
STIL
1p33
612703
MCPH8
Centrosomal protein 153 kDa
CEP135
4q12
614673
-
/
/
10q11.2321.3
/
-
Cancer susceptibility candidate 5
CASC5
15q14
609173
Tab. 4: Genetische Formen der primär autosomal-rezessiven Mikrozephalie (MCPH). Wir verweisen auf „Primäre autosomal-rezessive Mikrozephalie (MCPH)“ von N. Krämer, D. J. MorrisRosendahl, A. M. Kaindl.
Krankheitsbild
Gen
Chromosom
OMIM
MCPH
Typ 1
ATR
3q23
#210600
Typ II
RBPP8
18q11
#606744
Typ III
/
14q21-q22
#608664
Typ IV
CENPJ
13q12.12
#609279
MCPH6
Typ V
CEP152
15q21
#613823
MCPH4
Typ VI
CEP63
3q22.2
#614728
Typ VII
NIN
14q22
#608684
MOPD1
U4atac
2q14.2
#210710
MOPD2
PCNT
21q22.3
#210720
Meier-Gorlin-Syndrom
ORC1
ORC4
ORC6
CDT1
CDC6
1p32.3
2q22.2-q23.1
16q11.2
16q24.3
17q21.2
#224690
#613800
#613803
#613904
#613805
Seckel-Syndrom
Tab. 5: Erkrankungen mit primordialem mikrozephalen Kleinwuchs und Überlappung zu MCPH4 und
MCPH6. Wir verweisen auf “Diagnostik bei Kindern mit primärer Mikrozephalie“ von D. Wieczorek
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Originalien/Übersichten
Syndrom
Gen
Vererbung
Neurologische
Zeichen*
Hämatologische und immunologische Störungen
Andere Eigenschaften
OMIM
Nijmegen-BreakageSyndrom
NBS1
AR
normaler IQ
(oder milde MR)
Immundefekt, Tumorprädisposition
WR, Dystrophie, kraniofaziale
Dysmorphien (Mikrogenie,
gebogene Nase)
251260
LIG4-Syndrom
LIG4
AR
Entwicklungsstörungen (MR)
Immundefekt, Panzytopenie, Lymphome
WR, Dystrophie, faciale Auffälligkeiten ähnlich NBS, kutane
Auffälligkeiten
606593
Schwerer kombinierter
Immundefekt (Severe combined immunodeficiency;
SCID) mit Mikrozephalie,
Wachstumsretardierung
und Sensitivität gegenüber
ionisierender Bestrahlung
NHEJ1
AR
MR
SCID, wiederholte Infektionen mit opportunistischen
Organismen, Lymphopenie,
Agammaglobulinemie
WR und Dystrophie, Dysmorphien
611291
Fanconi-Anämie
FANC
A-N
meist
AR,
selten
AD
MR
Anämie, Tumorprädisposition, Myelodysplasien,
Leukämie
Herz-, Nieren- und Extremitätenfehlbildungen, kutane
Pigmentierungsauffälligkeiten,
niedriges Geburtsgewicht,
Kleinwuchs
227650, 300514,
227645, 605724,
227646, 600901,
603467, 602956,
609053, 609054,
608111, 609644,
610832
Seckel-Syndrom
ATR,
18p11q11, 14q
AR
MR, Epilepsie,
cerebelläre
Vermishypoplasie, Pachygyrie,
Hyperaktivität
Panzytopenie
prä-/postnatale WR, ausgeprägter Kleinwuchs, kraniofaziale Dysmorphien
210600
Microcephaler osteodysplastischer primordialer
Kleinwuchs Typ 2 (MOPD2)
PCNT
AR
MR
Moyamoya-Erkrankung, multiple Aneurysmata
und Infarkte
-
Ausgeprägter Kleinwuchs,
kraniofaziale Dysmorphien,
Knochendysplasien, Typ II
Diabetes mellitus, Café-au-laitFlecken
210720
Cockayne-Syndrom
ERCC6/8
AR
MR
Neurodegeneration
-
Ausgeprägter Kleinwuchs,
progrediente Retinopathie,
sensoneurale Schwerhörigkeit,
kutane Photosensitivität, dünne/trockene Haare, Progerie,
Kontrakturen
216400, 133540
Xeroderma pigmentosum
ERCC15,
XPA/C,
DDB2
AR
MR, Hyporeflexie, Spastik,
Ataxia, Choreoathetose
Prädisposition zu kutanen
Tumoren
Ichthyosis, Photosensitivität,
Kleinwuchs, Schwerhörigkeit
126380, 278700,
610651, 278720,
278730, 278740,
278760, 278780
Photosensitive Trichothiodystrophie
ERCC2/3
AR
MR
Hypogammaglobulinämie
Ichthyosis, Photosensitivität,
Katarakt, brüchige Haare und
Nägel
126340,
133510
Tab. 6: Mikrozephalien im Rahmen von Chromosomen-instabilitätssyndromen
Abkürzungen: Wachstumsretardierung (WR), NBS1, Nibrin; LIG4, ATP-dependent-DNA-Ligase IV; NHEJ1, Nonhomologous-end-joining-Faktor 1;
FANC A-N, Fanconi-Anämie A-N; ATR, Ataxia-telangiectasia-and-RAD3-related-Protein; PCNT, Pericentrin; ERCC, Excision-repair-cross-complementing-Protein; XP, Xeroderma pigmentosum; DDB2, DNA-damage-binding-Protein 2; MR, mentale Retardierung, AR: autosomal-rezessiv. *außer
Mikrozephalie
ker zu Rate gezogen und eine spezifische
molekulargenetische Diagnostik in die
Wege geleitet werden (Beispiele in Tab.
1). Eine Analyse der Chromosomenbrüchigkeit, die sehr aufwändig und kostenintensiv ist, sollte bei ausgeprägter Mikrozephalie in Kombination mit Kleinwuchs
und Dystrophie und/oder nachgewiesenem Immundefekt durchgeführt werden.
Es ist zu erwarten, dass dieses schrittweise Vorgehen innerhalb der nächsten
Jahre durch die primäre Durchführung der
Exom-Sequenzierung ergänzt oder ersetzt
wird. Zum jetzigen Zeitpunkt ist eine An-
wendung dieser Technik in Deutschland
im Rahmen der Routinediagnostik noch
nicht möglich.
Immundefekt-Diagnostik
bei Kindern mit primärer
Mikrozephalie
Eine Mikrozephalie kann in Verbindung
mit Immundefekten und hämatologischen
Erkrankungen auftreten. Die Konstellation „Mikrozephalie und Immundefekt“
kann insbesondere Hinweis auf ein Chro-
mosomen-Instabilitätssyndrom sein. Die
häufigsten dieser Entitäten (AT, NBS, XLF)
sind exemplarisch in Tab. 6 aufgeführt.
Wir verweisen zudem auf (25). Klinische
hochprädiktive Warnzeichen für einen
begleitenden Immundefekt sind mehrfache Infektionen, die intravenös mit Antibiotika, Virostatika oder Antimykotika im
Krankenhaus behandelt werden mussten,
Kleinwuchs und Dystrophie, Konsanguinität, plötzlicher Kindstod in der Familie
oder ein familiär bekannter Immundefekt.
Im Rahmen der klinischen Untersuchung
beim Kind mit Mikrozephalie sollten im
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Originalien/Übersichten
I. Mikrozephalie mit normalem oder dünnem Neokortex
(z. T. verplumpte Gyrierung („simplified gyration“), CCA, kortikale Dysgenesien, Heterotopien)
• pMZ mit schwerer intrauteriner Wachstumsretardierung und ausgeprägtem Kleinwuchs
– Seckel-Syndrom (Mutationen im ATR-Gen, MIM*601215)
– MOPD Typ 1 (Mutationen im RNU4ATAC-Gen, MIM*601428)
– MOPD Typ 2 (Mutationen im PCNT-Gen, MIM*605925)
• pMZ mit variabel ausgeprägtem Kleinwuchs
– Seckel-Syndrom (Mutationen im CENPJ, CEP152-Gen; MIM*609279, MIM*613529)
– MCPH (Mutationen im CENPJ, CEP152-Gen)
• pMZ mit leichtem Kleinwuchs oder normaler Körpergröße
– MCPH (Mutationen in den MCPH-Genen)
• pMZ mit leichtem Kleinwuchs oder normaler Körpergröße und schwerer Retardierung
– Schwere MZ Amish-Typ MCPHA (Mutationen im SLC25A19-Gen, MIM*606521)
– MZ mit periventrikulären nodulären Heterotopien (Mutationen im ARFGEF2-Gen, MIM*605371)
– Warburg-Mikro-Syndrom (Mutationen im RAB3GAP-Gen, MIM*602536)
• pMZ mit verplumpter Gyrierung und normaler Körpergröße
– Schwere MZ mit Jejunum-Atresie (30)
– MZ mit pontocerebellärer Hypoplasie
• Nicht weiter klassifizierte pMZ
II. Mikrolissenzephalien (MLIS) mit dickem Kortex
• MLIS mit dickem Neokortex
– Norman-Roberts-Mikrolissenzephalie-Syndrom
• MLIS mit dickem Neokortex und schweren Hirnstamm- und Kleinhirnhypoplasien
– Barth-Mikrolissenzephalie-Syndrom
– MZ mit Lissenzephalie, cerebellärer Hypoplasie, Hirschsprung-Erkrankung
• MLIS mit ausgeprägtem Kleinwuchs
– Seckel-Syndrom (mit Mutationen im ATR-Gen)
– MOPD Typ 1 Variante mit 3-Schichten-Lissenzephalie
• MLIS mit leicht bis moderat verdicktem Neokortex (6-8 mm) und CCA
III. Mikrozephalie mit Polymikrogyrie oder anderen kortikalen Dysplasien
• MZ mit diffuser oder asymmetrischer Polymikrogyrie
• MZ mit kortikaler Dysplasie und CCA
IV. Mikrozephalie mit Hirnstamm- und/oder Kleinhirn-Fehlbildungen
• MZ mit früher Letalität, bilateraler Polymikrogyrie, CCA und Kleinhirnhypoplasie (Mutationen im EOMES-Gen, MIM*604615)
• MZ mit Pons- und Kleinhirnhypoplasie, dünnem Hirnstamm und verplumpter Gyrierung
(Mutationen im CASK-Gen, MIM*300749)
• MLIS mit perisylvanischen Pachygyrie, subkortikalen Heterotopien, CCA, Kleinhirn- und Hirnstammhypoplasie
(Mutationen im TUBA1-Gen)
• MZ mit asymmetrischen Polymikrogyrie, perisylvanischen Pachygyrie, subkortikalen Heterotopien, CCA, Kleinhirn- und
Hirnstammhypoplasie (Mutationen im TUBB2B-Gen, MIM*612850)
Tab. 7: Einteilung der primären Mikrozephalien (pMZ) anhand des cMRT-Befundes (morphologische Einteilung). Modifiziert nach Barkovich et al. 2005.
Eine erweiterte Einteilung kortikaler Fehlbildungen anhand der Klinik, der Pathogenese und des cMRT-Befundes wurde kürzlich veröffentlicht (26)
Abkürzungen: Mikrozephalie, MZ; primäre Mikrozephalie (pMZ); CCA, Corpus-callosum-Anomalien; CASK, calcium/calmodulin-dependent serine
protein kinase; alpha tubulin 1A, TUBA1A; beta tubulin 2B, TUBB2B
Hinblick auf mögliche immunologische
oder hämatologische Grunderkrankungen
insbesondere die folgenden Symptome
protokolliert werden: Teleangiektasien
(z. B. Ataxia teleangiectasia), fliehendes
Kinn bei prominentem Nasenrücken (z. B.
Seckel-Syndrom,
Nijmegen-BreakageSyndrom), Radiusstrahl-/Daumenanomalien (z. B. Fanconi-Anämien), Café-aulait-Flecken (z. B. Nijmegen-BreackageSyndrom, Fanconi-Anämie, Dyskeratosis
congenita), Nageldystrophien (z. B. Dyskeratosis congenita), orale Leukoplakie (z. B.
Dyskeratosis congenita). Die orientierende
Immundefektdiagnostik sollte in jedem
Fall ein mikroskopisch differenziertes Blutbild (mit besonderem Augenmerk auf der
Zahl der Lymphozyten unter Beachtung
der Altersperzentilen), die Spiegel für IgG,
IgA, IgM und IgE sowie Impfantikörper gegen Tetanus und Masern umfassen. Diese
Untersuchungen erlauben, bereits viele
der humoralen und zellulären Defekte der
adaptiven Seite des Immunsystems zu diagnostizieren. Das Blutbild erfasst Anämie,
Thrombozytopenie und Granulozytopenie
und damit die meisten Formen einer Fanconi-Anämie (meist makrozytäre Anämie).
Die Gesamtlymphozytenzahl orientiert
über die Anzahl der T-Lymphozyten (zelluläre adaptive Immunität), da ca. 70% aller Lymphozyten T-Lymphozyten sind und
diese bei klassischem schweren Immundefekt (SCID) deutlich vermindert sind (zelluläre adaptive Immunität). Die Spiegel
für IgG, IgA und IgM orientieren über die
Funktion der B-Lymphozyten (humorale
adaptive Immunität) und die Impfantikörper über das Zusammenspiel antigen-
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Originalien/Übersichten
präsentierender Zellen mit T-Lymphozyten
und B-Lymphozyten (siehe Abb. 7).
Die Bestimmung von Blutbild, globalen
Immunglobulinspiegeln und Impfantikörpern erfasst vermutlich 40% aller bisher
bekannten Immundefekte. Die Konstellation „Mikrozephalie mit Immundefekt“ ist
jedoch besonders verdächtig für Immundefekte, die eine alleinige orientierende
immunologische Diagnostik verpassen
kann. Wir schlagen deshalb vor, jenseits
der Neonatalperiode bei Kindern mit Mikrozephalie und klinischen Zeichen eines
Immundefekts die Diagnostik um die Bestimmung der Chromosomenbrüchigkeit
und weitere spezielle immunologische
Untersuchungen zu erweitern [siehe (25)].
Bildgebung bei Kindern mit
primärer Mikrozephalie
Mikrozephalien können anhand des
Schädel-MRT-Befunds in Anlehnung an
die Einteilung der Kortex-Malformationen
von Barkovich und Mitarbeitern (26, 27)
eingeteilt werden in solche mit (i) normalem oder schmalem Neokortex, (ii) mit
Lissenzephalie (verbreitertem Neokortex),
(iii) mit Polymikrogyrien oder anderen
kortikalen Dysplasien und (iv) mit weiteren schweren Hirnfehlbildungen (Tab. 7).
In unserer Erfahrung weisen circa 60%
aller Kinder mit einer Mikrozephalie einen
abnormen cMRT-Befund auf (unpublizierte Daten), und dies ist auch im Einklang
mit anderen Studien, in denen auffällige
cMRT-Befunde bei 43-80% der Patienten mit Mikrozephalie und ca. 75-80%
der Patienten mit schwerer Mikrozephalie
(unter – 3 SD) (28). Diese Autoren wiesen
auch auf die Überlegenheit einer MRTgegenüber einer CT-Untersuchung zur
Detektierung zerebraler Anomalien hin.
Die Identifizierung von Entwicklungsstörungen des Gehirns oder Hirndefekten
kann die weitere Diagnostik signifikant
lenken, da beispielsweise Gendefekte bei
spezifischen Fehlbildungen beschrieben
sind (z. B. Lissenzephalie, Schizenzephalie).
Weitere Untersuchungen
bei Kindern mit primärer
Mikrozephalie
Das Leitsymptom Mikrozephalie stellt
einen Risikofaktor für das Vorkommen einer Epilepsie dar, wobei es keine größeren
Studien hinsichtlich der Prävalenz gibt.
Dementsprechend kann keine generelle
Empfehlung zu einer routinemäßigen EEGUntersuchung bei allen Kindern mit Mikrozephalie ausgesprochen werden. Die Indikationsstellung folgt nach unserer Auffassung der bei Kindern ohne Mikrozephalie.
Abb. 7: Schnittstelle zwischen „innate“ und „adaptive“ Immunität. Tetanustoxoid ist Bestandteil
der Schutzimpfung gegen Tetanus. Tetanustoxoid, ein Peptid, das sich aus wenigen Aminosäuren
zusammensetzt, wird von Antigen-präsentierenden Zellen (APZ) aufgenommen, prozessiert und
MHC Klasse II vermittelt T-Zellen präsentiert. Für die optimale Aktivierung der T-Zellen ist neben
der MHC-vermittelten Interaktion zwischen APZ und T-Zelle auch mindestens ein kostimulatorisches Signal nötig (hier CD80/CD28). Diese APZ/T-Zell-Interaktion ist Voraussetzung für die
Bildung von Antikörpern gegen Tetanus durch B-Zellen. Modifiziert nach Prof. V. Wahn und (29)
Obgleich es keine gute Datenlage zur
Häufigkeit weiterer Anomalien bei Kindern mit Mikrozephalien gibt, empfehlen
wir eine großzügige Indikationsstellung
zur Durchführung einer ausführlichen augenärztlichen und kardiologischen Untersuchung und einer Abdomen-Sonographie
mit der Frage nach dem Vorliegen weiterer
Fehlbildungen als weitere Mosaikstein zur
Diagnosestellung.
Erste Diagnostik in der
Neonatologie bei Kindern mit
primärer Mikrozephalie
In der Neonatalperiode steht die Abklärung intrauteriner Infektionen (Toxoplasmose, CMV) im Vordergrund, die
Mikrozephalie geht in diesen Fällen mit
sonographisch detektierbaren strukturellen Gehirndefekten (Narben) einher.
Während die Wertigkeit der postnatalen
Behandlung einer konnatalen Toxoplasmose umstritten ist, hat die Bedeutung
einer konnatalen CMV-Infektion (PCR im
Urin innerhalb der ersten Lebenswoche)
therapeutische Konsequenzen (Verhinderung der progredienten Hörstörung durch
Valganciclovir-Behandlung). Eine prämature Schädelnahtsynostose ist durch die
klinische Untersuchung zu erfassen. Liegt
bei einem Elternteil ebenfalls eine milde
Mikrozephalie bei guter kognitiver Entwicklung vor, ist eine benigne familiäre Mikrozephalie in Betracht zu ziehen. Aufgund
geburtsbedingter Schädelverformungen
und extrakraniellen Blutungen (Caput
succedaneum, Kephalhämatom) treten bei
der Messung des Kopfumfangs in der Neonatalzeit Artefakte auf; Klarheit schaffen
dann die Folgemessungen ab der U3.
Zusammenfassung und Ausblick
In diesem Beitrag stellen wir unseren
Vorschlag zur Diagnostik bei Vorliegen einer primären Mikrozephalie vor. Wir weisen auf ein unterschiedliches Vorgehen
bei Kindern mit primärer Mikrozephalie
mit weiteren klinischen Auffälligkeiten
im Vergleich zu Kindern mit einer unauffälligen neurologischen Entwicklung hin.
Wird ein Kind erst im späteren Kindesalter mit der Diagnose einer kongenitalen
Mikrozephalie vorgestellt, so kann man
bei unauffälliger psychomotorischer Entwicklung des Kindes zunächst Abstand
von weiterführender Diagnostik nehmen.
Weitere Erfahrung mit diesem Vorgehen
und Diskussionen mit Fachkollegen werden notwendig sein, um in der Zukunft
eine entsprechende Leitlinie aufzustellen.
Die Autoren bitten ausdrücklich um Resonanz von den Lesern.
Danksagung
Unsere Forschungsarbeiten wurden
finanziell gefördert durch die Deutsche
Forschungsgemeinschaft (DFG; SFB665),
die Sonnenfeld-Stiftung, die Berliner
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Originalien/Übersichten
Krebsgesellschaft e. V, die Charité – Universitätsmedizin Berlin und das BMBF für
CRANIRARE (01GM1211B).
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* Korrespondenzadresse
Priv.-Doz. Dr. med. Angela M. Kaindl
Klinik für Pädiatrie
mit Schwerpunkt Neurologie
Charité – Universitätsmedizin Berlin
Campus Virchow-Klinikum
Augustenburger Platz 1
D-13353 Berlin, Germany
Tel./Fax: +49 30 450 566112/920
Email: [email protected]
Internetadressen
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Interessenkonflikt
Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
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Originalien/Übersichten
Moderne genetische Methoden
zur Untersuchung von Patienten
mit Mikrozephalie
R. A. JAMRA, INSTITUT FÜR HUMANGENETIK,
UNIVERSITÄT ERLANGEN-NÜRNBERG,
SCHWABACHANLAGE 10, 91054 ERLANGEN
Zusammenfassung
Bibliography
Die Ursachen für Mikrozephalien sind
meist genetisch bedingt. Erst in jüngster
Zeit erlauben moderne Technologien eine
systematische Identifizierung beteiligter Gene. In dieser Übersicht werden zunächst die massiv parallelen Sequenzierungs-Technologien beschrieben. Dann
werden die Vorgehensweisen bei den
verschiedenen Formen (syndromal und
nicht-syndromal) und Vererbungsmodi
(autosomal-rezessiv, autosomal-dominant
und X-chromosomal-rezessiv) der Mikrozephalien erläutert.
Neuropaediatrie 2013; 12: 51-57,
© Schmidt-Roemhild-Verlag, Luebeck,
Germany: ISSN 1619-3873; NLM ID
101166293; OCoLc 53801270
Schlüsselwörter
Next Generation Sequencing – massiv
parallele Sequenzierung – Exomsequenzierung – Konsanguinität – De-novo-Mutation – Paneldiagnostik
Current genetic investigation
methods in microcephaly
patients
Abstract
Causes of microcephaly are mostly genetic. Modern technologies allow systematic identification of involved genes. In
this review, the technologies of next generation sequencing are shortly described.
Furthermore, strategies to identify the involved genes causing non-syndromic (autosomal recessive, autosomal dominant,
and X linked) and syndromic microcephaly
are discussed.
Keywords
next generation sequencing – massive
parallel sequencing – exome sequencing –
consanguinity – de novo mutation – panel
diagnostics
Einleitung
Mikrozephalie ist definiert durch einen Kopfumfang von weniger als drei
Standardabweichungen. In Kliniken vorgestellte Betroffene haben in der Regel
zudem eine Intelligenzminderung und
teilweise zusätzliche Symptome im Sinne
eines komplexeren Syndroms. [1] Bisher
konnten nur relativ wenige Mikrozephalie-ursächliche Gene identifiziert werden. Gründe hierfür sind die genetische
Heterogenität und ein unspezifischer
klinischer Phänotyp bei den meisten Patienten, welche das Zusammenfassen
unabhängiger Familien bei Kopplungsund anschließenden Mutationsanalysen
erschweren. Durch die Entwicklung der
neuen Technologien der massiv parallelen
Sequenzierung (Next Generation Sequencing, NGS) wurden jedoch in den letzten
zwei Jahren die technischen Grundlagen
gelegt, die eine weitgehende Aufklärung
der genetischen Ursachen für Mikrozephalie möglich machen. In den folgenden
Abschnitten werden die Methoden der
massiv parallelen Sequenzierung bzw. des
NGS erklärt und die verschiedenen Strategien zur Identifizierung der ursächlichen
Mikrozephalie-Mutationen diskutiert.
Next Generation Sequencing
(NGS)
Seit Entwicklung der Sanger-Sequenzierung ist es relativ einfach geworden,
Mutationen in einzelnen Genen zu finden. Anfang dieses Jahrhunderts wurde die erste vollständige Sequenzierung
des gesamten Erbgutes eines Menschen,
des sogenannten Genoms, durchgeführt.
[2] Allerdings war die erste Sequenzierung zeit- und kostenaufwendig. Für die
Sequenzierung vieler Genome und das
Screenen von großen Kopplungsregionen
mussten neue, schnelle und kosteneffektive Hochdurchsatzverfahren entwickelt
werden: die nächste Generation der Sequenzierung (Next Generation Sequencing, NGS). Zwei NGS-Ansätze sind weit
verbreitet:
a) Sequenzierung durch Synthese: Es
werden Millionen kurze DNA-Fragmente
immobilisiert und klonal amplifiziert. Danach werden massiv parallele, millionenfache und gleichzeitige Sequenzierungen
der immobilisierten Kolonien mit Hilfe reversibler Terminatoren durchgeführt. [3]
Die genutzten fluoreszierenden dNTPs terminieren die Reaktion, um sicherzustellen,
dass nur eine Base eingebaut wird. Nach
Detektion wird die Fluoreszenz abgespalten und die Bindungsstelle damit für das
nächste Nukleotid frei. 2007 kaufte die
Firma Illumina die Rechte und entwickelt
und vertreibt seitdem die kommerziellen Maschinen. Die neue Generation der
Illumina-Maschinen können in einem Lauf
600 Gb (600.000.000.000 Basenpaare) lesen. [4] Ich verweise auch auf einen kurzen Film über die Chemie der Methode auf
der Webseite der vertreibenden Firma. [5]
b) Sequenzierung durch Ligation: Ein
Beispiel für diesen Ansatz ist das System
SOLiD (support oligonucleotide ligation
detection) von Applied Biosystems. Hier
werden zunächst kurze DNA-Fragmente
an kleinen magnetischen Kügelchen gebunden, in einer Emulsions-PCR klonal
amplifiziert und auf einen Träger verteilt.
Für diese Sequenzierung werden auf vier
verschiedenen Wellenlängen fluoreszierende Proben verwendet; die ersten beiden
Basen sind dabei spezifisch, die drei Basen
danach sind degeneriert und die letzen
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Originalien/Übersichten
drei Basen sind universal. Somit werden
allein die ersten beiden Basen spezifisch
erkannt. Eine DNA-Ligase verbindet die
Sonde mit dem Primer, die Fluoreszenz
wird abgespalten und die nächste Sonde
kann binden. Auf diese Weise wird das
Gesamt-DNA-Fragment abgelesen. Insgesamt müssen fünf Zyklen durchgeführt
werden, damit eine genaue Bestimmung
der Nukleotide erfolgen kann. [6, 7] Auch
hier verweise ich auf die gut verständlichen Darstellungen auf der Webseite des
Anbieters. [8]
Anreicherungsmethoden und ExomSequenzierung: Obwohl es möglich ist,
das gesamte Genom zu sequenzieren, ist
dies wenig sinnvoll. Die Ermittlung der
gesamten Sequenz einer Person ist auch
mittels dieser neuen Technologie zeitund kostenaufwendig (niedrige 5-stellige
Summe in Euro). Die gewonnenen Informationen sind größtenteils (über 98%) in
nicht kodierenden Bereichen und somit
derzeit kaum interpretierbar. Es macht
daher Sinn, lediglich die kodierenden
Bereiche (Exons) zu sequenzieren. Es
wurden Methoden zur Anreicherung von
kodierenden Fragmenten des Genoms in
der Sequenzierreaktion entwickelt und
sind kommerziell verfügbar. Eine Möglichkeit zur Anreicherung basiert auf
der Genom-Partitionierung mittels Hybridselektionstechnik in Lösung, bei der
komplementäre Oligonukleotid-Sonden
die entsprechenden kodierenden DNAFragmente „fangen“. Dies wird z. B. von
der Firma Agilent angeboten. Eine weitere Möglichkeit ist PCR-basiert. Hier
werden Primer in großem Stil hergestellt
und parallel (multiplex) angewendet, um
bestimmte Areale des Genoms zu amplifizieren (z. B. von der Firma RainDance).
In Abhängigkeit vom System, kann man
mehrere Millionen Basenpaare erfassen.
Alle Anbieter haben zudem „Von der
Stange“-Produkte zur Anreicherung der
gesamten kodierenden Sequenz im Genom (Exomanreicherung).
Kritische Punkte bei dem NGS-Ansatz: Unabhängig von allen Unterschieden in Durchführung und Anwendung haben alle Plattformen für NGS eine schnellere und günstigere Sequenzierung einer
großen Gen- und Probenzahl gegenüber
der klassischen Sanger-Sequenzierung
gemeinsam. [9] Allerdings gibt es ein paar
Punkte zu beachten:
• Beide Sequenzierungsansätze, Sequenzierung durch Synthese und Sequenzierung durch Ligation, produzieren
kurze Sequenzfragmente (auch Reads
genannt) von 30–100 Basenpaaren.
Daher ist eine bekannte Referenzsequenz zum Vergleich und zur Kartierung der Sequenzen an der richtigen
Stelle im menschlichen Genom wichtig.
Es handelt sich hierbei also um eine so
genannte Re-Sequenzierung.
• In einem Read hat man im Vergleich
zur Sanger-Sequenzierung häufig Sequenzierungsfehler bzw. Artefakte.
Diese werden kompensiert, indem jedes
Basenpaar von vielen Reads gelesen
wird. Je besser die Abdeckung (deep
sequencing) der zu sequenzierenden
Abschnitte ist, desto zuverlässiger wird
die Aussage über die tatsächliche Sequenz. Wenn eine genetische Veränderung identifiziert wird, ist daher auf
die Abdeckung zu achten. Bei einer
schwachen Abdeckung sollte zunächst
Informationsbox 1: Strategie zur Identifizierung von Genmutationen bei autosomal-rezessiver Mikrozephalie
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Informationsbox 2: Strategie zur Identifizierung von Genmutationen bei X-chromosomal-rezessiver Mikrozephalie
eine Bestätigung der Variante mittels
Sanger-Sequenzierung erfolgen.
• Die Anreicherungs- und Amplifizierungsschritte erfassen nicht alle Zielabschnitte, wahrscheinlich aufgrund
der Sequenz oder der Lage des jeweiligen Abschnitts. Somit besteht in aller
Regel keine 100%ige Abdeckung aller
Zielsequenzen. Hierfür wird der Begriff
Coverage verwendet. Ein Coverage von
90% bedeutet, dass 10% der Zielsequenzen nicht erfasst wurden.
Dritte Generation der Sequenzierung
(?): Inzwischen gibt es auch Ansätze zur
zeitechten Sequenzierung. [10, 11] Dafür
werden ebenfalls fluoreszierende dNTPs
genutzt, die aber die Reaktion nicht terminieren. Hier steht die Geschwindigkeit,
in der die Fluoreszenz detektiert werden
kann, im Vordergrund, da der Einbau der
Nukleotide sehr schnell erfolgt. Wissenschaftliche Arbeiten haben bewiesen, dass
dieses Prinzip grundsätzlich erfolgreich
sein kann. Eine weitere Entwicklung, an
der gearbeitet wird, ist die zeitgleiche
Sequenzierung ohne Amplifizierung der
DNA und somit mit Zeitersparnis und
ohne Verzerrungen durch Anreicherung.
[12] Sollten diese wissenschaftlichen Ansätze in kommerziellen Maschinen umgesetzt werden, eröffnen sich ungeahnte
Möglichkeiten zur Sequenzierung des gesamten Genoms eines Menschen binnen
weniger als eine Stunde.
Identifizierung neuer Gene bei
autosomal-rezessiven Formen
der Mikrozephalie
Die autosomal-rezessiven Formen
der Mikrozephalie sind besonders gut
untersucht und auch funktionelle Untersuchungen über die zellulären und
regulatorischen Mechanismen wurden
publiziert. In den letzten Jahren wurden sieben Gene, MCPH1, WDR62, CDK5RAP2, CEP152, ASPM, CENPJ und STIL,
für autosomal-rezessive Mikrozephalie
diskutiert. [1, 13, 14] Allerdings erklären
diese nur einen Teil aller Fälle, insbesondere wenn Mikrozephalie nicht das einzige Symptom ist.
Zur Identifizierung von neuen Genen
für die autosomal-rezessiven Formen
stellt der positionelle Klonierungsansatz
in großen konsanguinen Familien den
entscheidenden ersten Schritt dar. Bei
Patienten aus konsanguinen Familien sind
in der Regel seltene oder private homozygote Mutationen für die Mikrozephalie ursächlich, die in durch Abstammung
identischen genomischen Abschnitten
(identical by descent, IBD) vorliegen. Die
Untersuchung und Rekrutierung von solchen großen Familien erfolgt teilweise in
den Ländern des sogenannten Konsanguinitätsgürtels, welcher sich von Nordafrika
bis nach Indien streckt. [15] Es ist wich-
tig, bei der Familie den Stammbaum und
die Anamnese zu erheben, den klinischen
Phänotyp fotografisch zu dokumentieren
und die vorliegenden medizinischen Befunde erneut auszuwerten. Ausführliche
Differentialdiagnosen sollten erwogen
werden. Zudem ist es sinnvoll, die häufigsten bekannten genetischen Ursachen für
Mikrozephalie vorab abzuklären (Chromosomenanalyse, Ausschluss der häufigen
bekannten Gene usw.). Die Stammbäume
sind von besonderer Wichtigkeit, um eine
zuverlässige Annahme der Vererbung zu
ermöglichen. Fälle mit einem Betroffenen
sind möglicherweise aufgrund einer Denovo-Mutation und nicht aufgrund einer
Gründer-Mutation entstanden (siehe folgende Abschnitte). Fälle mit nur männlichen Betroffenen können möglicherweise
aufgrund von X-chromosomal-rezessiven
Mutationen entstanden sein. Fälle mit
betroffenen Cousins und Cousinen sind
wiederum besonders vorteilhaft, weil die
Kopplungsanalyse besonders informativ
wird.
Im ersten Schritt sollen genomweite Kopplungsanalysen durchgeführt
werden. Dabei werden alle Betroffenen
und deren gesunde Geschwister untersucht. Angewendet werden in der Regel
SNP-Arrays mit einer hohen Dichte von
genetischen Markern (in Abhängigkeit
vom Anbieter zwischen 300.000 und
2.000.000 Markern). Die Analysen erfol-
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Originalien/Übersichten
Informationsbox 3: Strategie zur Identifizierung von Genmutationen bei autosomal-dominanter Mikrozephalie (De-novo-Mutationen)
gen unter dem Modell einer autosomalrezessiven Vererbung. So können die Kandidatenregionen ermittelt und ggf. erste
Gene untersucht werden. Hierzu sind einige Studien publiziert. In einer Studie
von 2010 präsentieren Darwish und Kollegen die Ergebnisse der Kopplungsanalysen bei 112 konsanguinenen Familien
mit Betroffenen mit Mikrozephalie (92
nicht-syndromal und 20 syndromal). In
81 Familien konnten sie keine Kopplung
zu einem der bekannten Loci finden und
von den Familien mit Kopplung konnte
bei 20 eine ursächliche Mutation gefunden werden. [16] In einer weiteren Arbeit
von 2011 an 57 konsanguinen Familien
mit Mikrozephalie konnten die Autoren
nach Kopplungsanalysen und gezielter
Sanger-Sequenzierung in 27 Familien die
ursächliche Mutation finden. [17]
Nach Kopplungsanalysen werden die
Exome der Indexpatienten angereichert
und massiv parallel sequenziert. Meine
bisherigen Erfahrungen am Humangene-
Informationsbox 4: Strategie zur Identifizierung von Genmutationen bei syndromaler Mikrozephalie
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Originalien/Übersichten
tischen Institut in Erlangen zeigen, dass
pro sequenzierter Person exomweit ca.
35.000 Varianten identifiziert werden.
Um die Zahl der in Frage kommenden
Varianten zu reduzieren, werden mehrere Filterungsschritte durchgeführt (Informationsbox 1):
• Zuerst werden nur Varianten in Betracht gezogen, welche in den vorab
bestimmten Kopplungsregionen vorliegen. Je informativer die Familie ist,
desto kleiner sind die Kopplungsregionen und somit die Zahl der Kandidatenvarianten.
• Dann werden die Varianten ausgeschlossen, die basierend auf öffentlichen Datenbanken wie z. B. dbSNP,
ESP und das 1000Genomes-Projekt
bereits bekannt sind und häufig in der
Allgemeinbevölkerung vorkommen.
[18-20]
• Die identifizierten Varianten werden mit verschiedenen ComputerProgrammen in silico analysiert (PolyPhen2 SIFT, MutationTaster, BDGP
und NETGENE2, [21-26]). Anhand des
Konservierungsgrads der Position und
der Sequenz sowie der sekundären
Strukturänderung der mRNA und des
Proteins errechnen diese Programme,
mit welcher Wahrscheinlichkeit eine
Variante krankheitsverursachend ist.
Solche Analysen dienen als Orientierungshilfe.
• Identifizierte Varianten, die durch die
obigen Filterungsschritte selektiert
wurden, werden mittels Sanger-Sequenzierung validiert, um NGS-Artefakte auszuschließen, und auf Segregation in der Familie überprüft. In
Abhängigkeit von der Lage der öffentlichen Datenbanken und der Ethnizität
der untersuchten Familie könnten Genotypisierungen in Kontrollkollektiven
auf die Prävalenz hin durchgeführt
werden.
Den übrig gebliebenen Kandidatenmutationen kommt eine hohe Wahrscheinlichkeit zu, krankheitsverursachend zu sein. Es wurden Arbeiten publiziert, welche bei einzelnen Familien
mit Mikrozephalie nach Kopplung NGS
angewendet haben, beispielsweise das
Identifizieren des Gens CEP135. [27]
Mithilfe von Kopplung und NGS haben
wir am Humangenetischen Institut in
Erlangen drei neue interagierende Gene
identifiziert und das neue AP4-MangelSyndrom mit Intelligenzminderung, Mikrozephalie und spastischer Tetraplegie
charakterisiert. [28] Es liegen keine systematischen Analysen mit Mikrozephalie als Leitsymptom vor, jedoch mit dem
verwandten bzw. überlappenden Leitsymptom Intelligenzminderung. Unsere
Pilot-Untersuchungen an 24 Familien
mit Intelligenzminderung (mit und ohne
Mikrozephalie) ergaben 4 Mutationen in
bereits bekannten Genen und 9 überzeugende Kandidatenmutationen. [29] Auch
andere Daten über autosomal-rezessive
Intelligenzminderung mit und ohne Mikrozephalie ergeben ähnliche Ergebnisse.
[30, 31] Es ist davon auszugehen, dass
ähnliche Zahlen erzielt werden können,
wenn Familien mit Mikrozephalie als
Leitzsymptom systematisch untersucht
werden.
Weitere Evidenz, dass eine Variante
tatsächlich die ursächliche Mutation ist
und das entsprechende Kandidatengen
mit dem Krankheitsbild in Zusammenhang steht, ist essentiell. Dies kann relativ zuverlässig durch die Identifizierung
einer zweiten Mutation im selben Gen
bei einer anderen Familie erzielt werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Überprüfung der Pathogenität sind funktionelle
Analysen.
Identifizierung neuer Gene
bei X-chromosomal-rezessiven
Formen der Mikrozephalie
Auch für die X-chromosomal-rezessiven Formen stellt der positionelle Klonierungsansatz in großen, klinisch gut charakterisierten Familien den ersten Schritt
dar. Bei einer wahrscheinlich X-gebundenen Vererbung wird ein speziell optimiertes NGS-Experiment angewendet.
Besonders ist hierbei das Anreicherungssystem, welches lediglich die kodierenden Sequenzen des X-Chromosoms anreichert. Somit erreicht man eine beinahe komplette und auch tiefe Abdeckung
aller Zielsequenzen. Die Filterungsschritte ähneln der bereits beschriebenen
Strategie bei den autosomal-rezessiven
Formen: Suche nach nicht annotierten
Varianten auf dem X-Chromosom (ggf.
in den Kopplungsregionen) mit in-silicopathogenem Effekt, welche in der Familie segregieren und in der Allgemeinbevölkerung nicht oder nur äußerst selten
vorkommen (Informationsbox 2).
Es sind bisher keine systematischen
Studien mit Mikrozephalie als Leitsymptom und X-gebundener Vererbung publiziert worden, dafür aber zahlreiche
und systematische Studien des überlappenden Phänotyps Intelligenzminderung. Der Erfolg dieser Strategie wurde
dadurch belegt, dass Mutationen in über
100 Genen auf dem X-Chromosom bereits mit Intelligenzminderung assoziiert
wurden und dass mittlerweile über die
Hälfte aller X-Chromosom-gebundenen
Fälle abgeklärt werden kann. [32]
Identifizierung neuer Gene bei
autosomal-dominanten Formen
der Mikrozephalie
Mikrozephalie mit Intelligenzminderung wird selten vererbt, weil die Reproduktion von Betroffenen eingeschränkt
ist. Sollten geeignete Familien vorliegen,
wäre als erster Schritt die Kopplungsanalyse indiziert, um die Zahl der Kandidatengene einzuschränken. Es folgt
dann NGS, in diesem Fall nicht nur beim
Indexpatienten, wie bei den rezessiven
Formen, sondern auch bei den Eltern.
Der Grund ist die große zu erwartende
Zahl an heterozygoten Kandidatenvarianten, welche durch die gleichzeitige
Untersuchung der Eltern direkt auf Segregation getestet werden können. Es
folgen dann die im vorigen Abschnitt
angesprochenen Filterungskriterien: in
der Kopplungsregion, nicht annotiert, insilico-pathogen und „kommt in gesunden
Kontrollen nicht vor“.
Die Mehrheit der abklärungsbedürftigen autosomal-dominanten Formen tritt
jedoch aufgrund De-novo-Mutationen
auf. Hier stellt die exomweite Sequenzierung eines Trios, also vom Betroffenen
und seinen gesunden Eltern, den ersten
Schritt dar. Es werden nur die heterozygoten De-novo-Varianten in Erwägung
gezogen, welche bei keinem Elternteil
vorliegen, jedoch beim Betroffenen. Die
identifizierten Varianten werden mit verschiedenen in-silico–Programmen als Orientierungshilfe analysiert und müssen mit
Sanger-Sequenzierung validiert werden.
Den übrig gebliebenen Kandidatenmutationen kommt eine hohe Wahrscheinlichkeit zu, krankheitsverursachend zu sein
(Informationsbox 3).
Studien mit Mikrozephalie als Leitsymptom gibt es bisher wenige (s. den nächsten Absatz Identifizierung neuer Gene bei
syndromalen Formen der Mikrozephalie).
Allerdings sind Studien mit dem verwandten Phänotyp Intelligenzminderung publiziert. Ein Beispiel ist eine große Studie
des Forschungsverbunds MRNET mit Beteiligung des Instituts für Humangenetik
in Erlangen, welche 51 sporadische Fälle
mit Intelligenzminderung und gesunden
Eltern untersuchte. Nur bei 7 Kindern
wurden keine exonischen De-novo-Varianten identifiziert. Bei 16 Kindern wurden
De-novo-Mutationen in bekannten Intelligenzminderungs-Genen identifiziert. Bei
7 Kindern wurden De-novo-Mutationen
in unbekannten IntelligenzminderungsGenen identifiziert. Bei dem Rest wurden
De-novo-Varianten identifiziert, welche
jedoch nicht eindeutig als ursächlich eingestuft werden können, z. B. weil die in-
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Originalien/Übersichten
silico-Analyse oder die Genfunktion nicht
überzeugend erscheinen. [33]
Genau wie bei anderen Vererbungsmodi kann weitere Evidenz über die Pathogenität einer Mutation erzielt werden,
indem eine zweite Mutation im selben
Gen bei einer anderen Familie identifiziert
wird oder funktionelle Analysen durchgeführt werden.
Identifizierung neuer Gene
bei syndromalen Formen der
Mikrozephalie
Ein gutes Beispiel für die Identifizierung von Ursachen syndromaler Formen
der Mikrozephalie stellt eine Arbeit von
Ostergaard und Kollegen dar. [34] Fünf
unabhängige Patienten mit dem bekannten klinischen Syndrom MLCRD
(Mikrozephalie, primäres Lymphödem,
chorioretinale Dysplasie) wurden mittels NGS exomweit sequenziert. Die Sequenzierungsdaten wurden dahingehend
untersucht, ob Mutationen im gleichen
Gen bei mehreren Betroffenen auftreten.
In drei der Betroffenen fand die Gruppe noch unbekannte Varianten in einem
Gen, KIF11. Die Untersuchung von neun
weiteren unabhängigen Patienten mit
MLCRD bestätigte die Befunde; in sieben
Patienten wurden weitere Mutationen
im KIF11 gefunden. Nach Beobachtung,
dass das Syndrom CDMMR [chroioretinale
Dysplasie, Mikrozephalie und Intelligenzminderung (mentale Retardierung)] eine
große Überlappung mit MLCRD zeigt,
wurden sechs weitere unabhängige Patienten mit CDMMR untersucht und hierbei fünf Mutationen in KIF11 identifiziert.
Dieses schöne Beispiel der Identifizierung
von Genmutationen nach exomweiten
Sequenzierungen von Indexpatienten mit
ähnlichem Krankheitsbild wurde auch bei
anderen Syndromen angewendet (Informationsbox 4). Beispielsweise wurden
2010 zwei Studien publiziert, in denen
Patienten mit Schinzel-Giedion-Syndrom
bzw. Kabuki-Syndrom untersucht wurden
und die entsprechenden Gene identifiziert wurden. [35, 36]
Molekulargenetische Diagnostik
bei Mikrozephalie
Bis vor wenigen Jahren beschränkten
sich die molekulargenetischen Untersuchungen bei Mikrozephalie auf die Sanger-Sequenzierung zur Identifizierung
von Punktmutationen und später zusätzlich auf MLPA-Untersuchungen zur
Identifizierung von Deletionen und Duplikationen einzelner Exons. So wurden
einzelne Kandidatengene für syndromale
Formen nach ausführlichen differentialdiagnostischen Überlegungen oder die
häufigen Gene für nicht-syndromale
Formen untersucht. Rasch etablierten
sich dann zudem die Array-Chips. Derzeit
werden die ersten sogenannten PanelDiagnostiken angeboten.
• Molekulare Karyotypisierung; Mikrozephalie-Diagnostik mittels Arrays: Molekulare Karyotypisierung
umfasst Methoden zur Analyse von
Kopienzahlveränderungen des genetischen Materials (copy number variants, CNV). Mittlerweile ist die Durchführung von molekularer Karyotypisierung Standard an vielen Standorten.
Hierbei werden hundertausende Fluoreszenz-markierte Sonden (Array CGH
(comparative genome hybridization)
[37]) bzw. genetische Marker (single
necleotide polymorphismen (SNP-)Arrays, z. B. [38]genomweit untersucht.
Die Signalstärke des jeweiligen Markers entspricht der Zahl der Allele und
eine Änderung dieser Zahl kann somit
ermittelt werden. Bei einer Deletion, d.
h. Verlust des Genmaterials, reduziert
sich das Signal und bei einer Duplikation erhöht es sich. Die Analyse von bis
zu zwei Millionen Markern ermöglicht
eine genaue Aussage über kryptische
chromosomale Veränderungen ab 100
kb (ein kb beträgt 100.000 Basenpaare). Eine Chromosomenanalyse würde
chromosomale Aberrationen unter 5
Mb nur sehr unzuverlässig detektieren
können (eine Mb beträgt 1.000.000
Basenpaare). Bei Verdacht auf eine
chromosomale Aberration bzw. wenn
keine Differentialdiagnosen zur Verfügung stehen, wird bei Mikrozephalie
mit Intelligenzminderung eine molekulare Karyotypisierung durchgeführt.
• Einsatz der Diagnostik-Panels bei
Mikrozephalie: Die klassische Sequenzierung von mehreren Genen
bei differentialdiagnostischen Überlegungen bzw. bei Krankheitsbildern
mit genetischer Heterogenität ist mit
hohen Kosten und enormem Zeitaufwand verbundenen. Oft werden die
diagnostischen Möglichkeiten nicht
ausgeschöpft, weil die Trefferrate pro
Gen, d. h. die Wahrscheinlichkeit, eine
Mutation im betreffenden Gen zu finden, niedrig ist. Beispiele sind zahlreich. So müssen trotz möglicher therapeutischer Konsequenzen bestimmte Kriterien erfüllt werden, bevor eine
Diagnostik hinsichtlich eines familiären Brust- und Eierstockkrebs veranlasst wird. Bei Mikrozephalien werden
aufgrund des hohen Kosten- und Arbeitsaufwandes daher auch häufig nur
eine begrenzte Auswahl einer an sich
größeren Zahl an in Frage kommenden
Genen diagnostisch abgeklärt.
Eine Trennung zwischen Kosten und
Aufwand einerseits und umfassender
medizinischer Versorgung andererseits ist
daher ein erstrebenswertes Ziel. Mit der
Entwicklung des NGS ist es nun möglich
geworden, viele Gene gleichzeitig zu sequenzieren. Das so genannte DNA-Barcoding, eine Methode zur Markierung und
somit zur Unterscheidung von DNAs verschiedener Personen in einem NGS-Lauf,
ermöglicht die parallele Untersuchung
mehrerer Individuen. Die praktische Umsetzung ist eine zukunftsträchtige Lösung: bei einer diagnostischen Fragestellung können Anreicherungssysteme angewendet werden, welche die kodierenden Bereiche aller in Frage kommenden
Gene als Ziel haben. Ein darauf folgender
NGS-Ansatz erlaubt die komplette Sequenzierung dieser Gene. Die Ziele der
Diagnostik-Panels sind eine Sicherung
der klinischen Diagnose in einem zeitgerechten Rahmen, um therapeutische bzw.
Behandlungsoptionen zu optimieren und
um den restlichen Familienmitgliedern
eine suffiziente humangenetische Beratung anbieten zu können.
Bei einer Panel-Diagnostik ist eine
präzise Auswertung der Sequenzen von
Fachleuten essentiell. Bei der parallelen
Untersuchung von beispielsweise 50 Genen in einem Diagnostik-Panel erwartet
man mehrere in Frage kommende Varianten. Eine Aussage bezüglich der Pathogenität kann nur gemacht werden,
wenn eine Expertise über Genfunktion,
Krankheitsbild und bisher bekannte Variationen am Genlocus vorhanden ist.
Außerdem sind technische Daten über
Coverage und die Sicherheit, mit der
alle Abschnitte erfasst wurden, wichtig.
Empirische Daten über die Wahrscheinlichkeit der Identifizierung einer Mutation in einer Gengruppe sind anzugeben,
insbesondere bei negativen Befunden.
Aufgrund dieser Einschränkungen wird
Panel-Diagnostik vorsichtig eingeführt
und es liegen, insbesondere für Mikrozephalie, bisher keine ausreichenden Erfahrungswerte vor.
Die Sequenzierung der gesamten kodierenden Sequenz als diagnostische
Maßnahme beim Vorliegen einer Mikrozephalie ist möglich. Gleichzeitig können
dann im Rahmen von Zufallsbefunden
jedoch auch Aussagen über andere Genorte und bezüglich Aspekte der zukünftigen Gesundheit der untersuchten Person
gemacht werden, z. B. hinsichtlich eines
Risikos für Alzheimer oder für monogene Krebserkrankungen. Da es sich hierbei um prädiktive Erkenntnisse handelt,
sollten diese vorsichtig und nur unter
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Originalien/Übersichten
rechtlichen Bestimmungen angewendet
werden (Gendiagnostik-Gesetz).
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Korrespondenzadresse
Priv.-Doz. Dr. med. Rami Abou Jamra
Institut für Humangenetik
Universität Erlangen-Nürnberg
Schwabachanlage 10
D-91054 Erlangen, Germany
Tel./Fax: +49 9131 85 26477/-23232
Email: [email protected]
Interessenkonflikt
Der Autor gibt an, dass kein
Interessenkonflikt besteht.
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Mitteilungen
Buchbesprechung
Angeborene Fremdreflexe
Haltung und Verhalten früh regulieren
Robby Sacher (Hrsg.)
Mit einem Geleitwort von
Richard Michaelis, Urban &
Fischer, Elsevier GmbH, München, 2012, 115 Seiten mit 40
Online-Filmen, ISBN Print 9783-437-21121-8, ISBN e-Book
978-3-437-59122-8
Die Wertung der Eigen- und
Fremdreflexe stellt die Grundlage einer neurologischen Untersuchung dar. Es ist jedoch
selten, dass Lehrbücher der
Pädiatrie, Neuropädiatrie und
Entwicklungsneurologie
auf
eine solche für die Praxis sehr
wichtige Thematik „Bedeutung
der angeborenen Fremdreflexe“ detailliert eingehen. Mit
der vorliegenden Monographie
ist es dem Herausgeber Robby
Sacher gelungen, im deutschsprachigen Raum erstmals wesentliche Aspekte der angeborenen Fremdreflexe umfassend
und doch konzis darzustellen.
Das Buch vermittelt mit einem
didaktisch klar strukturierten
Aufbau Entstehung, Entwicklung und Bedeutung angeborener Fremdreflexe sowie
Ursachen, Folgen und Behandlungsstrategien sensorischer
Integrationsstörungen. Es fasst
ferner spezifische Diagnostik
und Therapie für das Säuglings- und frühe Kleinkindesalter sowie das Vorschul- und
Schulalter in hervorragend
lesbarer Form zusammen. Didaktisch sind hilfreich dabei
zahlreiche kasuistische Illust-
rationen, die in bewegten Bildern mit 40 Videos als „Plus im
Web“ zu Reflexen, Haltung und
Verhalten festgehalten sind.
Sie regen die Leserinnen und
Leser zur Reflexion an. Dieses
Werk möge das Verständnis
für entwicklungs- und neuropädiatrische Zusammenhänge
vertiefen und vielleicht auch
einen neurophysiologisch begründeten Ansatz für die manualmedizinische Behandlung
von muskulo-skeletalen Ko-
ordinationsstörungen bei Kindern bieten.
Wer je an einem Lehrbuch
geschrieben hat weiß, dass
dies sich unversehens zu einer
Lebensaufgabe auswachsen
kann, immer verbesserungswürdig schon allein durch den
Fortschritt der Wissenschaft.
In diesem Sinne wünsche ich
dem vorliegenden Buch eine
weite Verbreiterung und viele
Auflagen.
Prof. Dr. Fuat Aksu, Datteln
Personalia
Priv.-Doz. Dr. med. Markus
Blankenburg, Stuttgart (früher in Datteln) habilitierte sich
im Oktober 2012 an der Universität Witten/Herdecke (Vestische Kinder- und Jugendklinik Datteln) für das Fach Kinder- und Jugendmedizin.
Dr. med. Christian Fricke,
Hamburg wurde auf der Jahrestagung der DGSPJ im September 2012 in Hamburg zum
neuen Präsidenten der Deutschen Gesellschaft für Sozialpädiatrie und Jugendmedizin
gewählt.
Kongresse
23.-26.01.2013
Auskunft: www.seltene-erkrankungen-heidelberg.de
Mannheim
ANIM mit DGNI und NCS
Auskunft: www.anim2013.de
22.-23.02.2013
Münster
Kongress Kindheiten im
2. Weltkrieg in Europa
Auskunft: www.franz-hitze-haus.de
Rostock
XXXIII. DGKJP-Kongress
Rostock
XXXIII. DGKJP-Kongress
Jena
39. Jahrestagung
der Gesellschaft für
Neuropädiatrie
Frühjahrestagung der AG
Pädiatrie der DGSS
Auskunft: www.neuropaediatriecongress.de/GNP2013
15.-17.03.2013
25.-28.04.2013
24.-30.03.2013
46. Oster-Seminar-Kongress
für pädiatrische Fortbildung
Bremen
60. Kindertherapietage
An der Universität Bremen
Auskunft: www.zrf.uni-bremen.de
15.-16.03.2013
Heidelberg
Neurometabole Erkrankungen: Sinnvolle Diagnostik
und Therapieansätze
Potsdam
10. Assistentenkongress
des BVKJ
Auskunft: www.bvkj.de
eMail: [email protected]
Auskunft: www.akademie-muenchen.de
28.05.-01.06.2013
11.-14.04.2013
Istanbul
th
7 World Congress on
Controversies in Neurology
(CONy)
Auskunft: www.comtecmed.com/
cony/2013/
23.-27.04.2013
Auskunft: www.dgkjp-kongress.de
07.-09.06.2013
Berlin
Auskunft: www.conventus.de
Auskunft: www.dgkjp-kongress.de
09.-10.03.2013
06.-09.06.2013
Innsbruck, Österreich
Brixen (Südtirol)/Italien
06.-09.03.2013
25.-28.04.2013
43. Kinder- und Jugendärztetag des BVKJ: Migration
Auskunft: www.bvkj.de
25.-28.09.2013
Brussels/Belgien
EPNS Congress 2013
Auskunft: www.epns.info
Mailand / Italien
31th Annual Meeting
of ESPID
Auskunft: www.kenes.com
eMail: [email protected]
12.-15.09.2013
Düsseldorf
109. Jahrestagung der DGKJ
Auskunft: www.dgkj.de
06.-09.06.2013
Mailand / Italien
06.-09.12.2013
Washington, DC
21. Jahrestagung der DGPI
4 th World Congress on
ADHD - From Childhood to
Adult Disease
67th Annual Meeting of the
American Epilepsy Society
Auskunft: www.dgpi2013.de
Auskunft: www.adhd-congress.org
Auskunft: www.aesnet.org/
Würzburg
58 Neuropädiatrie in Klinik und Praxis 12. Jg. (2013) Nr. 1
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Mitteilungen
Hinweise für die Autoren
I. Allgemeines
Die Zeitschrift „Neuropädiatrie in Klinik und Praxis“ veröffentlicht sowohl von dem
Herausgeber angeforderte als
auch unaufgefordert eingereichte Manuskripte über alle
Themen der Neurologie des
Kindes- und Jugendalters und
ihrer Grenzgebiete. Die Publikationssprache ist deutsch und
englisch. Die Manuskripte dürfen andernorts nicht publiziert
oder zur Drucklegung angeboten sein.
Die Zeitschrift und alle in ihr
erhaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich
geschützt. Jede Verwertung
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unzulässig und strafbar. Dies
gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Bearbeitung
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Den Autoren stehen 25 Sonderdrucke ihrer Arbeiten kostenfrei zur Verfügung.
II. Redaktionsanschrift
Alle Manuskripte (per Email
oder in Form einer CD im
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andere Bildvorlagen sind zu
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Herrn Prof. Dr. Fuat Aksu
Vestische Kinder- und
Jugendklinik Datteln
Zentrum für Neuropädiatrie,
Entwicklungsneurologie und
Sozialpädiatrie (Z.N.ES.)
Postfach 1351
D-45704 Datteln
Email: neuropaediatrie@
schmidt-roemhild.com
III. Gestaltung
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IV. Texterstellung
Der gesamte Text, einschl.
Literaturverzeichnis, Tabellen
und Abbildungslegenden, ist
auf DIN-A4-Papier, einseitig
geschrieben, 1- oder 2-zeilig
mit maximal 30 Zeilen je Seite,
einzureichen. Der linke Rand
soll 3 cm betragen. Die im Text
zitierten Arbeiten sind nach
dem jeweils ersten Autorennamen alphabetisch anzuordnen
und arabisch durchzunumerieren. Im Text sind nur die
Zitatnummern in Klammern zu
verwenden.
Beispiele für das Zitieren:
Zeitschriften:
Sassen R, Kuczaty S, Lendt M
et al. (2001) Epilepsiechirurgie
im Kindes- und Jugendalter.
Monatsschr Kinderheilkd 149:
1180-1189
Bücher:
Gross-Selbeck G, Boenigk HE
(2000) Diagnostische und
therapeutische Prinzipien bei
Epilepsien im Kindesalter. Leitlinien Kinderheilkunde und Jugendmedizin. Urban & Fischer,
München, Jena
Buchbeiträge:
Elger CE, Kurthen M (1999)
Predicting surgical outcome in
epilepsy: how good are we? In:
Schmidt D, Schachter SC (eds)
Epilepsy problems solving in
clinical practice. Martin Dunitz,
London, pp 399-410
V. Manuskripte auf CD
Verwenden Sie möglichst
weit verbreitete Textverar-
beitungsprogramme (z. B. Microsoft Word). Speichern Sie
Tabellen, Abbildungen und
Grafiken als separate Dateien
und binden Sie diese nicht in
den Text ein. Folgende Dateiformate können dabei verwendet werden: *.ppt, *xls,
*.eps, *tif, *jpg, *wmf, *cdr
und *ai.
Pixelorientierte Abbildungen
sind mit folgenden Auflösungen zu speichern:
Graustufenbilder: 150 dpi,
Farbbilder: 300 dpi, Strich:
1000 dpi.
Vorschau für das Heft 2/April 2013:
D. Tibussek, Leverkusen und
F. Distelmaier, Düsseldorf
Klinik, Diagnostik und Therapie der
idiopathisch intrakraniellen Hypertension
im Kindesalter - Ein Update
J. Klepper, Aschaffenburg et al.
Positionspapier zur
modifizierten Atkins Diät
L. B. Dehn et al., Bielefeld-Bethel
Einflussfaktoren der psychosozialen
Belastungen von Eltern anfallskranker
Kinder - Ergebnisse einer Studie mit einer
Kurzform des FaBel-Fragebogens
W. Girisch et al., Homburg/Saar
The role of Cochrane reviews
in child neurology
S. Vieker et al., Herdecke
Erstbeschreibung eines „Kearns-Sayre-like“
Syndroms mit ragged red fibers
und cerebralem Folatmangel
Anzeigeschluss: Datum 2013 Änderungen vorbehalten
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Rund
70%
aller Patienten konnten ihre
Anfälle in einer klinischen
Studie beeinflussen.
Klinische Studien belegen, dass 62 Prozent aller epileptischen
Anfälle mithilfe der VNS Therapy vermieden werden können.
Auch die Anfallslänge und Schwere reduzierte sich. Deshalb
nutzen heute weltweit mehr als 65.000 Patienten mit schwer
behandelbarer Epilepsie das VNS Therapy System, welches
vielen Patienten trotz ihrer Krankheit den Weg in ein aktives
und erfülltes Leben ermöglicht.
Weitere Informationen zur VNS Therapy finden Sie unter:
GerAd12-11-2001-DE
www.70prozent-vns.de
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