Radikale der molekulargenetischen Diagnostik bei erblichen StÃ
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Rationale der molekulargenetischen Diagnostik bei erblichen Störungen der Blutgerinnung Blutgerinnung,Thrombose, Hämophilie, genetische Tests Zusammenfassung 26 Genetische Untersuchungsmethoden wie PCR, verschiedene MutationsscreeningAusgabe 4 2005 techniken und Sequenzierung ermöglichen heutzutage die routinemäßige Diagnostik zahlreicher Gene der Blutgerinnung. Sowohl einzelne Polymorphismen als auch komplette Gene können in einem Zeitraum von Stunden bis wenigen Tagen analysiert werden.Während früher die meisten genetischen Tests im Zusammenhang mit einer genetischen Beratung von Familienangehörigen erfolgten, dienen sie heute vor allem der Diagnostik und medizinischen Versorgung der Patienten. In der Thrombophilie erlauben PD Dr. med. Johannes Oldenburg genetische Untersuchungen die Bestimmung des zugrunde liegenden erblichen Anteils des Thromboserisikos und geben so wichtige Informationen zu dem Risiko eines Thromboserezidivs bzw. zur Art, Dauer und Dosierung einer Antikoagulationstherapie. Bei hämorrhagischen Diathesen wie der Hämophilie gibt die Art der zugrunde liegenden Mutation wichtige Hinweise auf den klinischen Verlauf, insbesondere auf das Risiko der Hemmkörperentwicklung, einer schweren und häufigen Komplikation der Hämophiliebehandlung. Die Pharmakogenetik stellt einen weiteren, sich sehr rasch entwickelnden Bereich in der Blutgerinnung dar. Polymorphismen und Mutationen in verschiedenen Genen (CYP2C9,VKORC1) führen zu einer erhöhten Sensitivität oder Resistenz gegenüber in der Hämostasetherapie eingesetzten Substanzen wie z. B. Cumarin. Hier können genetische Tests dazu beitragen, Nebenwirkungen zu vermeiden und die für den Patienten am besten geeignete Therapieform und Medikamentendosis zu ermitteln. Dr. Christof Geisen Während phänotypische Untersuchungen in der Regel eine aktuelle Situation der Blutgerinnung zeigen, stellen genetische Untersuchungen ein lebenslang bestehendes Merkmal einer Person dar, welches schwerwiegende persönliche und soziale Auswirkung haben kann. Daher erfordert die Durchführung dieser Tests eine detaillierte Aufklärung des Patienten, klare Indikationsstellung und insbesondere eine kompetente Beratung hinsichtlich der Bedeutung der Untersuchungsergebnisse für den Patienten. Unter diesen Voraussetzungen können genetische Untersuchungen sehr wichtige und die klassischen phänotypischen Tests gut ergänzende Informationen liefern. Korrespondierende Adresse: PD Dr. med. Johannes Oldenburg Institut für Transfusionsmedizin und Immunhämatologie DRK-Blutspendedienst Baden Württemberg – Hessen Sandhofstr. 1 60528 Frankfurt Tel: 0 69 / 67 82-1 77 Fax: 0 69 / 67 82-2 04 E-Mail: [email protected] www.molecular-haemostasis.de Genetisch bedingte welche einerseits die Fließfähig- Erkrankungen der keit des Blutes garantieren und Blutgerinnung zum anderen eine unmittelbar einsetzende Gerinnung des Blutes Die Blutgerinnung (Hämostase) bei Gefäßverletzungen sicherstel- stellt ein hochkomplexes Netzwerk len (Abbildung 1). Praktisch alle von mehr als 100 Proteinen dar, Gerinnungsfaktoren können von Diathese) oder der Thrombose- Komponenten des Hämostasesystems 27 neigung (Thrombophilie) führen Prokoagulatorische Faktoren oder aber die Interaktion mit MediAusgabe 4 2005 kamenten der Blutgerinnung betreffen können (Oldenburg et al. Inhibitorische Faktoren Fließfähigkeit des Blutes Blutgerinnung am Ort der Verletzung Thrombozyten Fibrinolyse 2001). Tabelle 1 zeigt eine Übersicht der chromosomalen Lokalisation und Struktur von Genen der Gefäß-Endothel Blutgerinnung. Nachfolgend sollen die genetischen und diagnostischen Abbildung 1 Grundlagen von einigen wichtigen Krankheitsbildern der Blutgerin- genetischen Veränderungen Gerinnungsfaktor hat – entweder nung, unterteilt in die hämorrhagi- (Mutationen) betroffen sein, die – zu einer erblichen Form der Blu- schen und die thrombophilen Dia- je nachdem welche Funktion der tungsneigung (Hämorrhagische thesen, dargestellt werden. Chromosomale Lokalisation und Struktur von Genen der Blutgerinnung Gen Chromosom Exons cDNA (bp) Größe des Proteins Reife- bzw Vorläuferform (Aminosäureanzahl) Fibrinogen Molekulargewicht (kDa) 340 -chain 4q23-32 5 1932 610 / 644 68 -chain 4q23-32 8 1449 461 / 483 52 -chain 4q23-32 10 1311 411 / 437 49 FII 11 14 1866 579 / 622 72 FV 1q21-25 25 6672 2196 / 2224 330 FVII 13 8 1332 406 / 444 50 FVIII Xq28 26 7053 2332 / 2351 265 FIX Xq27 8 1381 415 / 461 57 FX 13q32 8 1446 442 / 482 59 FXI 4q35 15 1875 607 / 625 140-160 FXII 5q33 14 1845 596 / 615 76 FXIII 320 A-subunit 6p24-25 15 2193 731 75 B-subunit 1q31-32 12 1923 641 80 12p 52 8439 2050 / 2813 220-20.000 Antithrombin 1q22-25 7 1296 432 58 Protein C 2q13-14 9 1383 405 / 461 62 Protein S 3 15 2028 635 / 676 69 VWF Tabelle 1 28 Hämorrhagische Die hämorrhagischen Diathesen gliedern sich in die klassischen monogenen Formen der Hämophilie A (Faktor-VIII-Mangel), der Hämophilie B (Faktor-IX-Mangel) und der Von Willebrand Erkrankung (VWE), sowie die sehr seltenen Hämorrhagieformen, denen Mangelzustände der Gerinnungsfaktoren Fibrinogen, Faktor II, Faktor V, Faktor VII, Faktor X, Faktor XI oder Faktor XIII zugrunde Abbildung Wave System liegen. Bei den hämorrhagischen Ausgabe 4 2005 Diathesen „Wave“-System (Transgenomics): Automatisiertes System zum Mutations-Screening mittels dHPLC (= denaturierende Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie). Diathesen erfolgt die genetische Diagnostik wegen der relativ geringen Zahl von betroffenen Familien onen im Faktor-VIII(FVIII)-Gen, die screening- und Sequenziermetho- und der Komplexität der Genanaly- zu einer Verminderung oder völli- den, welche die routinemäßige sen in sehr wenigen spezialisierten gem Fehlen des Gerinnungsfaktors Analyse auch großer Gene ermög- Labors. Indikationen für die Untersu- VIII führen. Schweregrad und Häufig- lichen. Die häufigste Mutation mit chung sind zu jeweils etwa der Hälf- keit der Blutungen sind abhängig einem Anteil von fast 50 % ist die te die Unterstützung der Diagnostik vom Ausmaß der FVIII-Verminde- Intron-22-Inversion. Sie beruht auf bei den betroffenen Patienten und rung. Die Therapie erfolgt durch einer intragenen Rekombination die genetische Beratung von Fami- die Gabe von aus Plasma oder gen- des FVIII-Gens. Weitere wichtige lienmitgliedern. technisch hergestelltem FVIII-Kon- Mutationstypen mit einem Anteil zentrat. von jeweils 10 -15 % sind NonsenseMutationen, Missense-Mutationen Hämophilie A Das FVIII-Gen liegt auf dem X- und kleine Deletionen oder Inser- Chromosom und besteht aus 26 tionen. Bei den weniger schweren Die Hämophilie A wird X-chro- Exonen, die ein 2.351 Aminosäuren Verlaufsformen kommen fast aus- mosomal rezessiv vererbt und ist großes Protein kodieren. Die Grö- schließlich Missense-Mutationen mit einer Inzidenz von 1:5.000 der ße des FVIII-Gens und die Vielfalt vor. Alle bisher publizierten Muta- männlichen Neugeborenen die häu- der genetischen Defekte haben tionen sind in einem internationa- figste schwere Form einer erblich deren Aufklärung über viele Jahre len Mutationsregister aufgeführt bedingten Blutungsneigung. Ursäch- erschwert. Inzwischen gibt es ei- (http://europium. csc.mrc.ac.uk). lich für die Erkrankung sind Mutati- ne Reihe von effizienten Mutations- Fortsetzung auf Seite 29 eine Übersicht zu den verschiede- – wenn auch funktionsloses – FVIII- nicht alle Hämophilie-Phänotypen nen Mutationsgruppen und den da- Protein gebildet, das offensichtlich durch Mutationen im FVIII-Gen zu mit verbundenen Hemmkörperrisi- ausreicht, um bei diesen Patienten erklären sind. Jedoch konnten erst ken. Die Hemmkörperprävalenzen eine natürliche Immuntoleranz in jüngster Zeit einige der anderen reichen von 88 % bei großen, meh- gegenüber den therapeutisch zuge- molekularen Defekte aufgeklärt wer- rere FVIII-Proteindomänen umfas- führten FVIII-Präparaten zu erzeu- den. Bei der VWE Typ 2N liegt ein senden Deletionen bis zu 3 % bei gen. Bindungsdefekt des von Willebrand- z. B. Spleißstellen-Mutationen. Bis- Faktors (VWF) für den FVIII vor, so her sind zehn Mutationsgrup- dass FVIII nicht an den VWF binden pen mit deutlich verschiedenen kann. Dadurch reduziert sich die Hemmkörperrisiken identifiziert Halbwertszeit von FVIII von – nor- worden (Oldenburg et al. 2004). malerweise – 8-12 h auf 1 h. Beim Eine wichtige Ursache für die ver- X-chromosomal rezessiv vererbt kombinierten FVIII/FV-Mangel lie- schiedenen Hemmkörperpräva- und ist mit einer Inzidenz von gen Mutationen in einem der für lenzen sind Unterschiede in der 1:25.000 der männlichen Neugebo- das intrazelluläre Prozessing bei- Menge an endogenem FVIII- renen seltener als die Hämophilie A. der Proteine wichtigen Chaperone Protein, das ein Patient bilden kann. Ursächlich für die Blutungsneigung LMAN1 und MSDF2 vor. Hierdurch Während das FVIII-Protein bei ei- ist ein Mangel des Gerinungsfaktors wird die Sekretion beider Proteine nigen Mutationsgruppen vollstän- IX (FIX). Das klinische Erscheinungs- beeinträchtigt. dig fehlt, z. B. bei großen Deletio- bild und das therpeutische Prinzip – nen und Intron 22-Inversionen, so Substitution des fehlenden Gerin- wird bei anderen Mutationstypen, nungsfaktors – unterscheiden sich z. B. Missense-Mutationen, noch ein praktisch nicht von der Hämophilie A. In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass der Typ der Mutation ganz entscheidend für das Risiko der Hemmkörperbildung ist, welche heutzutage die schwerste Komplikation der Hämophiliebehandlung darstellt und bei etwa 2030 % aller schwer betroffenen Patienten auftritt. Abbildung 2 zeigt Abbildung Sequencer „Kapillar-Sequencer ABI PRISM 3100 zur Ermittlung von Gensequenzen.” Hämophilie B Die Hämophilie B wird ebenfalls 29 Ausgabe 4 2005 Es ist seit langem bekannt, dass 30 rinnungsfaktoren sein, die ein Einfluss des Mutationstyps auf die Hemmkörperprävalenz Erkennen des substituierten FIX 88 % cher macht. Eine Besonderheit 41 % 25 % bei der Hämophilie B ist das mit Leichte Kette Nonsense Schwere Kette 40 % dem Hemmkörper gleichzeitige 31 % 17 % Intron 22 Inversionen 21 % Non A-Run Kleine Deletionen A-Run 21 % 16 % Auftreten von anaphylaktischen, allergischen Reaktionen gegen den substituierten FIX, insbesondere bei Patienten mit großen 3% C1-C2 Missense Non C1-C2 5% 3% Splice site 3% Deletionen. Hierdurch wird die 10 % 25 % 0% Niedriges Risiko Erfolgswahrscheinlichkeit einer Immuntoleranzinduktion durch 75 % 50 % Hemmkörperbildung 100 % Hohes Risiko Abbildung 2 hochdosierte FIX-Gabe ganz erheblich reduziert. Ausgabe 4 2005 als körperfremd unwahrscheinliMehrere Domänen Große Deletionen Einzelne Domänen Der FIX-Leiden-Phänotyp ist Das FIX-Gen kartiert auf dem Wie bei der Hämophilie A hat eine weitere sehr interessante Be- langen Arm des X-Chromosoms auch bei der Hämophilie B die Art sonderheit der Hämophilie B. Die- und besteht aus 8 Exons, die ein der Mutation einen entscheidenden se Patienten werden zwar mit einer 461 Aminosäuren großes Protein Einfluss auf das Hemmkörperrisi- schweren Verlaufsform der Hämo- kodieren. Wegen seiner geringen ko. Insbesondere Patienten mit gro- philie B geboren, nach der Pubertät Größe ist die Sequenzierung der ßen Deletionen, aber auch solche steigt die FIX-Aktivität jedoch auf kompletten cDNA die Methode der mit Nonsense-Mutationen, haben Werte über 10-20 % an, so dass die Wahl für die Mutationsdiagnostik ein vergleichsweise hohes Hemm- Patienten nur noch eine leichte Ver- (Herrmann and Wulff 2004). Im Ge- körperrisiko. Insgesamt liegt die laufsform aufweisen. Ursächlich für gensatz zur Hämophilie A sind die Hemmkörperinzidenz bei der Hä- diesen Phänotyp sind Mutationen in meisten Mutationen Nukleotidaus- mophilie B allerdings mit etwa 3 % einem 40bp großen Bereich im FIX- tausche, die zu Missense-Mutationen sehr viel niedriger als bei der Hä- Promotor. Dieser Abschnitt ist wich- (68 %) und Nonsense-Mutationen mophilie A. Ein wichtiger Grund tig für die Bindung von Steroidhor- (14 %) führen. Alle anderen Muta- hierfür ist das unterschiedliche Mu- monen wie z. B. Androgenen, durch tionsarten sind selten und weisen tationsprofil mit einem sehr viel ge- welche die FIX-Expression ganz er- Häufigkeiten von unter 5 % auf. Die ringeren Anteil an Risikomutationen, heblich gesteigert werden kann. verschiedenen Mutationen sind in wie große Deletionen und Nonsen- einem internationalen Mutations- se-Mutationen (20 % vs 80 %). Ein register über Internet verfügbar anderer Grund könnte die beträcht- (http://www.umds.ac.uk/molgen/ liche strukturelle Homologie zu den haemBdatabase.htm). anderen Vitamin-K-abhängigen Ge- Von Willebrand Transportmolekül des FVIII wird Erkrankung sowohl die primäre als auch die se- ne des Genotyps als auch auf der kundäre Hämostase beeinträchtigt. des Phänotyps äußerst heterogen Besonders häufig treten Schleim- (Schneppenheim et al. 2004). Die kung VWE ist, unter Berücksichti- hautblutungen wie Epistaxis und Phänotypen werden in drei Haupt- gung der leichten Verlaufsformen, Menorrhagie auf. Die Behandlung kategorien eingeteilt. Typ 1 und Typ die häufigste erbliche Blutungsnei- erfolgt je nach Schweregrad mit Des- 3 bezeichnen das partielle oder gung mit einer geschätzten Präva- mopressin und / oder einem VWF- komplette Fehlen des VWF Proteins, lenz von bis zu 1 % in der Bevöl- haltigen Gerinnungskonzentrat. während Typ 2 sich durch ein quali- kerung. Das klinische Bild dieser tativ verändertes, dysfunktionelles Erkrankung ist äußerst heterogen. Das VWF-Gen befindet sich VWF-Protein auszeichnet. Der Typ Mehr als 80 % der Patienten zeigen auf Chromosom 12 und umfasst 2 der VWE ist ein ausgezeichnetes eine sehr milde Verlaufsform (VWE 52 Exone, die ein 2.813 Aminosäu- Beispiel dafür, wie Defekte in einer Typ 1), 15-20 % haben einen mil- ren großes Protein kodieren. Ein bestimmten Region selektiv einzel- den bis moderaten Schweregrad Pseudogen des VWF mit einer ne Funktionen des VWF beeinflus- und nur eine sehr kleine Gruppe 97 %-igen Homologie zu den Exo- sen und so Phänotypen hervorru- von etwa 1 % der Patienten weist nen 23 und 24 kompliziert die ge- fen, die typisch für diese Regionen die Symptome einer schweren netische Analyse des VWF-Gens. sind (Abbildung 3). Bei der schwe- VWE mit einem nahezu komplet- Bis heute konnte eine große An- ren VWE Typ 3 liegen in der Regel ten Fehlen des Von Willebrand Fak- zahl von Mutationen in allen Do- schwere molekulare Defekte wie tors (VWF) auf (VWE Typ 3). Ent- mänen des VWF-Gens aufgeklärt große Deletionen oder Nonsense- sprechend der Funktion des VWF und in einer Datenbank zusammen- Mutationen vor, die im gesamten als Vermittler der Thrombozyten- gefasst werden (http:// mmg2.im. Gen lokalisiert sein können. Beim Gefäßwand-Interaktion und als med.umich.edu / v /VWF/). häufigen VWE Typ 1 ist bekannt, VWF Propeptid VWD Type D1 2AIIC D2 Funktion 31 Ausgabe 4 2005 Die Von Willebrand Erkran- Die VWE ist sowohl auf der Ebe- VWF Sekretiertes Protein (2A) 2B 2M 2N D' D3 2AIIA A1 A2 2AIID A3 D4 C1 C2 Dimerisierung Multimerisierung Abbildung 3 Liganden FVIII Heparin GPIb Heparin Kollagen Sulfatid Kollagen RGD Sequenz GPIIb / IIa Phänotyp-bezogene Lokalisierung der Mutationen bei der Von Willebrand Erkrankung Ausgabe 4 2005 32 dass er überwiegend (zu 80 %) mit Die kongenitale Afibrinogenämie, min K-abhängigen Gerinnungsfak- der Blutgruppe 0 assoziert ist, und die durch Mutationen im Fibrinogen- toren (VKCFD-Vitamin K Combined somit offensichtlich andere Genloci Gen ausgelöst wird, hat in der kau- Factor Deficiency) ist außerordent- eine den VWF modulierenden Ein- kasischen Bevölkerung eine Inzi- lich selten. Ursächlich hierfür kön- fluss haben. denz von 1 : 1.000.000. Die klinische nen Gendefekte in der gamma-Car- Blutungsneigung kann sehr erheb- boxylase oder in einem Gen des Entsprechend werden bei diesem lich sein und manifestiert sich häu- Vitamin K-Epoxid-Reduktase-Kom- Typ nur vergleichsweise selten Mu- fig bereits in den ersten Lebensta- plexes (VKORC1) sein (Rost & Fre- tationen im VWF-Gen gefunden. gen durch Nachblutungen aus dem gin et al. 2004). Stumpf der Nabelschnur. Der FV hat im Prothrombinase- Seltene hämorrhagische Mangelzustände der Vitamin K komplex bei der Aktivierung von Diathesen anderer abhängigen Faktoren FII, FVII und FII durch FXa eine sehr ähnliche Gerinnungsfaktoren FX können als Mangel eines einzel- Funktion wie der FVIII im Tenase- nen Faktors oder als kombinierter komplex bei der Aktivierung von Schwerwiegende Mangelzustän- Mangel aller Vitamin K abhängigen FX durch FIXa. Entsprechend wei- de anderer Gerinnungsfaktoren sind Faktoren auftreten. Der FVII-Mangel sen Gen- und Proteinstruktur ge- sehr selten, da es sich um autoso- ist, mit einer Inzidenz von 1 : 500.000, wisse Homologien auf. Der schwe- mal rezessive Erbgänge handelt und der am häufigsten auftretende Man- re FV-Mangel ist mit einer Inzidenz für eine klinische Manifestation bei- gel, während ein schwerer isolier- von 1 : 1.000.000 sehr selten. Bisher de Allele betroffen sein müssen. Ent- ter Mangel von FII oder FX bisher sind nur wenige Mutationen bei die- sprechend weisen diese Hämorrha- nur in wenigen Familien beschrie- sem klinisch sehr variablen Phäno- gien Inzidenzen von 1 : 500.000 bis ben wurde. Die klinische Blutungs- typ aufgeklärt. Die therapeutischen 1 : >1.000.000 auf und kommen vor- neigung ist sehr variabel und reicht Möglichkeiten sind beschränkt, da wiegend in Bevölkerungsgruppen von leichten bis hin zu schweren Ver- es kein FV-Konzentrat gibt und Pa- vor, in denen blutsverwandte Ehen laufsformen mit Gelenkblutungen tienten mit diesem Phänotyp aus- verbreitet sind. und auch zerebralen Blutungsma- schließlich mit gefrorenem Frisch- nifestationen. Der Phänotyp eines plasma (GFP) behandelt werden kombinierten Mangels aller Vita- können. mV 1 Abbildung 4 Deletions-Screening mittels „Wave”-System: Der hohe Peak rechts bei 13 min. steht für ein Exon des Gens für das Wachstumshormon. Die Peaks links zeigen Exone des Gerinnungsfaktors VII (FVII) bei einer gesunden Person (grün) und bei Patienten mit einem FVII-Mangel durch eine mehrere Exone umfassende, große Deletion im F VII-Gen (rot, gelb und blau). 0 11 11 13 min nen eine schwere Blutungssympto- kommt heterozygot bei 32 % der in seiner aktiven Form in der frühen matik aufweisen mit Gelenkblutun- kaukasischen Bevölkerung vor – ei- Phase des intrinsischen Systems den gen und auch intrazerebralen Blu- ne Frequenz die bereits seinen prä- FIX aktiviert. Der FXI-Mangel ist in tungen. Die Therapie besteht in der diktiven Wert sehr relativiert – und der kaukasischen Bevölkerung sehr Substitution von FXIII-Konzentrat. besitzt nur in Verbindung mit einer selten, kommt aber bei den Ashke- gleichzeitig vorliegenden Hyperho- nazi-Juden mit einer Frequenz von mocysteinämie einen Aussagewert ca. 8 % häufig vor. Ursächlich hier- Thrombophilien für sind insbesondere zwei Mutationen, eine Nonsense-Mutation in und dies eher bei den arteriellen als bei venösen thromboembolischen Arterielle und venöse thrombo- Ereignissen. Die Untersuchung der Exon 5 und eine Missense-Mutation embolische Ereignisse sind im Ge- Polymorphismen MTHFR C677T, in Exon 9, die sich durch eine hohe gensatz zu den hämorrhagischen Faktor XIII Val34Leu, PAI-1 4G/5G, Konsanguinitätsrate innerhalb die- Diathesen pro Jahr sehr häufig, wo- GP1AC807T und HPA1a1/b ist nach ser sehr kleinen Bevölkerungsgrup- bei die Inzidenz mit dem Alter deut- Ansicht des Autors nur in besonde- pe als Founder-Mutationen verbrei- lich zunimmt, im Bereich der venö- ren Einzelfällen gerechtfertigt, z. B. tet haben. Es sind aber auch andere sen Thrombose von 1 : 100.000 im wenn die Familienanamnese eindeu- Mutationen in Familien mit FXI-Man- Kindesalter bis zu 1 : 1.000 bei über tig ein erbliches Risiko erkennen gel beschrieben worden. Das klini- 60-jährigen. Die Thrombophilien lässt und keine anderen Ursachen sche Bild ist äußerst variabel und lassen sich in zwei unterschiedliche gefunden werden. Auf diese Poly- die Blutungsneigung lässt sich häu- Phänotypen einteilen: einen Phä- morphismen soll daher im Folgen- fig nicht aus der FXI-Restaktivität notyp, dem seltene Mutationen in den nicht weiter eingegangen wer- ableiten. einzelnen Genen von inhibitorisch den. Ohnehin stellt die genetische wirkenden Gerinnungsfaktoren Untersuchung von häufigen Polymor- (Antithrombin, Protein C, Protein S) phismen in verschiedener Hinsicht te Verknüpfung der Fibrinpolymere zugrunde liegen und einen Phä- ein Problem dar. Selbst bei Trägern und ist damit essentiell für die Fes- notyp, der mit häufigen Polymor- der Faktor V-Leiden-Variante oder tigkeit des Thrombus. FXIII zirkuliert phismen (z. B. Faktor-V-Leiden, Fak- der Prothrombin-Mutation G20210A, im Blut als Tetramer, das sich aus tor-V-HR2-Haplotyp, Prothrombin für die eine Kausalität funktionell ge- zwei A- und zwei B-Untereinheiten G20210A) assoziiert ist. Es gibt zahl- sichert ist, ist die Penetranz einer zusammensetzt. Die A-Untereinhei- reiche weitere Polymorphismen, wie Thrombosemanifestation gering. ten katalysieren die kovalente Bin- Methylentetrahydrofolatreduktase Der größte Teil der heterozygoten dung der Fibrinpolymere, während C677T (MTHFR), Faktor XIII Val34Leu, Merkmalsträger wird im Laufe sei- die B-Untereinheiten als Trägermo- PAI-1 4G / 5G, GP1AC807T, HPA1 nes Lebens keine klinisch manifeste lekül fungieren. Der schwere FXIII- a1 / b u. a., deren Bedeutung für venö- Thrombosekomplikation entwickeln. Mangel ist mit 1 : 5.000.000 sehr sel- se oder arterielle Thrombosen nicht Daher ist die Indikationsstellung für ten. Der größte Teil der Mutationen gesichert ist. Ein sehr häufig unter- eine solche Untersuchung besonders ist bisher in der A-Untereinheit ge- suchter genetischer Marker ist der wichtig, um Verunsicherungen der funden worden. Die Patienten kön- MTHFR-C677T-Polymorphismus. Er Patienten zu vermeiden. Bei bereits Der FXIII vermittelt die kovalen- 33 Ausgabe 4 2005 Der FXI ist ein Glykoprotein, das Ausgabe 4 2005 34 erlittener Thrombose, insbesonde- ren Laboren und Krankenhausein- und FVIII inaktiviert. Die Prävalenz re dann, wenn das Ereignis ohne er- richtungen etabliert. von Mutationen im Protein-C-Gen kennbare äußere Umstände oder in wird in der Normalbevölkerung mit jungem Alter stattgefunden hat oder bis zu 1,5 auf 1.000 Individuen ange- bei anamnestisch eindeutig erkenn- Seltene Mutationen in geben. Die Mutationen können prak- barem familiären Risiko, ist die Un- den Genen Antithrombin, tisch alle Bereiche des Protein C- tersuchung in der Regel indiziert. Protein C und Protein S Gens betreffen und sind ebenfalls Hier kann das Ergebnis wichtige Hin- in einem internationalen Register weise zur Dauer und Intensität der Etwa 5 % der familiär auftretenden Antikoagulation liefern. Bei asymp- Thrombophilien sind bedingt durch tomatischen Patienten ohne erkenn- einen Mangel der klassischen Inhi- bare familiäre Belastung liefert die bitoren Antithrombin, Protein C oder Protein S verstärkt als Cofaktor des Untersuchung in der Regel keine Protein S. Die Eigenschaften der Ge- Protein C dessen Bindung an Phos- entscheidenden Informationen. Ab- ne sind in Tabelle 1 aufgeführt. Der pholipidoberflächen und damit des- zuraten ist von der routinemäßigen Erbgang ist in der Regel autosomal sen Funktion bei der Inaktivierung Untersuchung von Polmorphismen, dominant mit unvollständiger jedoch, von FV und FVIII. Auch hier ist ein deren Bedeutung in der Literatur wi- deutlich höherer Penetranz als bei breites Spektrum verschiedener Mu- dersprüchlich diskutiert wird. Hier den Polymorphismen FV-Leiden tationen bei Patienten mit Protein-S- ist neben der fraglichen Ursächlich- und Prothrombin G20210A. Mangel und gleichzeitiger Throm- keit zu berücksichtigen, dass bei der verfügbar (http://www.xs4all.nl / ~reitsma / Prot_C_home.htm). bosemanifestation gefunden worden. Untersuchung mehrerer Polymor- Antithrombin ist der wichtigste phismen bei dem größten Teil der direkte Inhibitor einer Reihe von Bevölkerung belastete Allele identi- prokoagulatorisch wirkenden Ge- Häufige Polymorphismen: fiziert werden, ohne dass sich hier- rinnungsfaktoren (z. B. FII, FIX, FX). Faktor-V-Leiden und aus eine Krankheitsbedeutung ab- Eine große Zahl verschiedener Mu- Prothrombin G20210A leiten ließe. tationen ist bisher bei Patienten mit Antithrombin-Mangel und Throm- Venöse Thrombosen resultieren Während die Komplettgenana- bosemanifestation identifiziert und aus einem komplexen Zusammen- lysen von Antithrombin, Protein C in einem internationalen Register spiel von genetischer Prädisposition und Protein S, ähnlich wie bei den zusammengeführt worden (http:// und exogenen Faktoren. Die beiden Genen der hämorrhagischen Dia- www.ed.ic.ac.uk / divisions / 7 / wichtigsten SNPs (Single Nucleotide thesen, in wenigen spezialisierten antithrombin /). Polymorphisms), die das Risiko für diese Erkrankungen erhöhen, sind Labors durchgeführt werden, sind Protein C ist ein Vitamin K-abhän- die R506Q Variante des FV-Gens und men FV-Leiden und Prothrombin giges Protein, das in seiner aktiven der G20210A Polymorphismus des G20210A in praktisch allen größe- Form die Gerinnungsfaktoren FV Prothrombin-Gens. Sie treten mit ei- die Nachweise für die Polymorphis- erhöhten Prothrombin-Spiegel. Bei des hämostatischen Systems zu- und 1-2 % in der Normalbevölke- Patienten mit thromboembolischen sammengetragen, für die Änderun- rung auf. Der R506Q Polymorphis- Erkrankungen liegt die Prävalenz gen des Risikos für thromboemboli- mus ist ursächlich für den Phänotyp dieses Polymorphismus bei bis zu sche Ereignisse diskutiert werden. der aktivierten Protein-C-(APC-) Re- 20 %, Heterozygote tragen ein ca. sistenz. Die R506Q-Variante ist mit dreifach höheres Thromboserisiko. einem 3-8fach höheren thromboem- Die Prothrombinvariante ist phäno- bolischen Risiko im heterozygoten typisch aufgrund der natürlichen und einem geschätzten 80fach höhe- Schwankungsbreite der Faktor-II- Warfarin, ein Cumarin-Derivat ren Risiko im homozygoten Zustand Aktivität nur sehr unsicher zu be- und häufig angewendetes Antikoa- assoziiert. Allerdings relativieren sich stimmen, so dass es hier zur Geno- gulans, ist ein Paradebeispiel für die diese Risiken, wenn man bedenkt, typisierung keine Alternative gibt. klinisch bedeutsamen Wechselwir- dass lediglich ca. 10 % der Träger (Die Faktor-V-Leiden-Mutation wird kungen zwischen Pharmaka und der FVL-Variante im Laufe ihres Le- dagegen phänotypisch sehr gut Genen. Warfarin wird in der Leber bens von einer thromboembolischen durch die APC-Resistenz erkannt.) durch das Cytochrom P450 2C9 metabolisiert. Zwei allelische Varian- Komplikation betroffen werden, die oft im direkten Zusammenhang, z. B. Pharmakogenetik Interessanterweise handelt es ten dieses Enzyms (CYP2C9*2 und mit Traumen, chirurgischen Eingriffen sich sowohl beim R506Q FV Polymor- CYP2C9*3) sind mit einem Aktivi- und längerer Immobilisation steht phismus als auch beim G20210A-Pro- tätsverlust von bis zu 95 % assozi- (Lee, 2001). Die Prävalenz von venö- thrombin-Polymorphismus um Foun- iert. In Deutschland sind annähernd sen thromboembolischen Ereignis- der-Mutationen, die vor etwa 30.000 1-3 % der Bevölkerung homozygot sen bei Trägern der R506Q-Variante bis 60.000 Jahren entstanden sind und oder compound heterozygot und ist mit 0,19 % gegenüber 0,07 % nur sich seitdem insbesondere in der eu- etwa 35 % heterozygot für diese Al- geringfügig erhöht, so dass ein allge- ropäischen Bevölkerung durch posi- lele. In beiden Gruppen führen die meines Screening kaum zu rechtfer- tive Selektion verbreitet haben. Als durch ungenügenden Metabolismus tigen ist (Martinelli et al. 2000). Wür- Gründe hierfür werden ein geringe- erhöhten Plasma-Warfarinkonzen- de es sich bei der R506Q-Variante rer Blutverlust bei der Geburt und / trationen zu einem signifikant er- um einen gravierenden Risikofaktor oder eine höhere Einnistungsrate von höhten Risiko für schwere Blutungs- hinsichtlich Gesundheit und Lebens- Embryonen diskutiert, die über vie- komplikationen. länge handeln, so würde man erwar- le tausend Jahre einen Überlebens- ten, dass die Zahl der Allelträger mit vorteil dargestellt haben, während höherem Alter abnimmt. Dies ist heute – angesichts einer deutlich ver- die Vitamin-K-Epoxidoxid-Reduk- nicht der Fall (Hessner et al., 2001). längerten Lebenserwartung – diese tase (VKOR) identifizieren. Diese Polymorphismen zu einer erhöhten stellt das molekulare Ziel der Cuma- Morbidität beitragen. Lane und Grant rinderivate dar (Rost & Fregin et al. (2000) haben 23 SNPs in 14 Genen 2004). Mutationen in diesem Gen Der G20210A-Polymorphismus im Prothrombin-Gen führt zu einem Kürzlich konnten wir das Gen für 35 Ausgabe 4 2005 ner Häufigkeit von jeweils 6-8 % Ausgabe 4 2005 36 sind für den Phänotyp der Cuma- eindeutigen Cumarinsensitivität Veränderungen in der Beurteilung rinresistenz bei Menschen und oder Cumarinresistenz werden weitgehend eindeutig. Bei Polymor- Nagern wie auch einer gesteiger- überwiegend durch die genetische phismen sollten nur solche analy- ten Cumarinsensitivität beim Men- Untersuchung des FIX- bzw. VKORC1- siert werden, für die hinsichtlich ihrer schen verantwortlich. Eine gestei- Gens erfasst. Des Weiteren scheinen krankheitsassoziierten Ursächlichkeit gerte Cumarinsensitivität liegt auch bestimmte Haplotypen des VKORC1- in der Literatur Konsens besteht, wie bei zwei seltenen Varianten im Fak- Gens, ähnlich wie die CYP2C9-Poly- z. B. die Faktor-V-Leiden- und die Pro- tor-IX-Propeptid (Ala-10Val und Ala- morphismen, einen Einfluss auf die thrombin-G20210A-Variante. Des 10Thr) vor (Oldenburg et al. 2001). Cumarindosis zu haben. Insgesamt Weiteren ist zu berücksichtigen, dass Im Alltagsleben sind diese Varian- lässt sich feststellen, dass nach jetzi- es sich bei den sog. Risikoallelen um ten ohne Bedeutung. Bei Verabrei- gem Kenntnisstand kein Mutations- relative Risiken mit vergleichsweise chung von Cumarinen zur Antikoa- screening vor Beginn einer Cuma- geringer Penetranz handelt und da- gulation entwickelt sich jedoch in- rintherapie indiziert ist. Im Falle einer her die Untersuchung von asympto- nerhalb weniger Tage zwangsläufig deutlich vom Erwartungswert abwei- matischen Patienten in der Regel eine schwere Blutungskomplikati- chenden Cumarindosis bzw. auffälli- nicht indiziert ist. Die Durchführung on, die auf eine selektive Verminde- gem Phänotyp, z. B. schwere Blutung, dieser Tests sollte mit einer detaillier- rung der Faktor-IX-Aktivität zurück- können die genetischen Untersuchun- ten Aufklärung des Patienten, klaren zuführen ist und das Ausmaß einer gen aber wichtige Hinweise für die Indikationstellungen und insbesonde- schweren Verlaufsform der Hämo- Fortführung der Antikoagulations- re einer kompententen Beratung hin- philie B erreicht. Bei diesen Patien- therapie liefern. sichtlich der Bedeutung der Untersu- ten kann eine therapeutische Anti- chungsergebnisse für den Patienten koagulation mit Cumarin-Derivaten einhergehen. Unter diesen Vorausset- nicht durchgeführt werden. Schlussfolgerung zungen können genetische Untersuchungen sehr wichtige und die klas- Molekulargenetische Tests sind sischen phänotypischen Tests gut sensitivität gibt es breite Erfahrun- für die routinemäßige Diagnostik ergänzende Informationen liefern. gen zu den Cytochrom P450 2C9 aller wesentlichen hereditären Hä- (CYP2C9)-Polymorphismen, wobei mostasestörungen verfügbar und diese offensichtlich nur beim Warfa- werden sowohl für die Diagnostik rin eine Rolle spielen und weniger von Patienten als auch für die gene- bedeutsam für Phenprocoumon sind, tische Beratung von Familienangehö- das vor allem in Deutschland ange- rigen eingesetzt. Die Untersuchung wendet wird. Bezüglich des VKORC1- kompletter Gene bei den entspre- Gens, dem eigentlichen Target der chenden klinischen Phänotypen ist Cumarine, gibt es bisher wenig Er- wenig umstritten und in Hinblick auf fahrungen. Die seltenen Fälle einer die hohe Penetranz der genetischen Bei den Genanalysen zur Cumarin-
