一个激活素受体IA / Activin-Like Kinase-2 (R206H)突变Fibrodysplasia Ossificans Progressiva

文摘

Fibrodysplasia ossificans progressiva (FOP)是一种非常罕见的遗传性疾病,特点是先天畸形的大脚趾和进步的异位骨化(HO)在特定的解剖区域。这种疾病是由突变引起的激活素受体IA / activin-like kinase-2 (ACVR1 / ALK2)。墨西哥有一个成员的家庭受到FOP进行了研究。病人是一个19岁的女性第一次出现的症状FOP 8岁;她自发和肿痛的右肩胛伴随着运动的功能限制。突变分析,基因组DNA是使用引物PCR扩增的侧面外显子4和6,和PCR产品消化了Cac8I和HphI限制性内切酶。最有益的结果与外显子4在引物和侧面Cac8I限制性内切酶,产生了253个基点的产品携带ACVR1 617 g > a突变,导致精氨酸的氨基酸替换组氨酸在206位置的glycine-serine (GS)领域,及其突变导致骨形成蛋白(BMP)的失调导致FOP信号。

1。介绍

骨形成蛋白(BMP)是一种高度保守的分子调节骨形态发生蛋白受体信号通路和形态发生中起着重要的作用在脊椎动物发展和成人(1]。有两个丝氨酸/苏氨酸激酶受体类型,都有类似的功能glycine-serine (GS)信号转导的关键领域。ACVR1 / ALK2是I型受体表达在很多组织,包括骨骼肌肉和软骨细胞。本构激活ACVR1 / ALK2导致碱性磷酸酶活动C2C12不朽守护的老鼠骨骼细胞成肌细胞,导致的upregulation BMP4的差别,对这些BMP拮抗剂。ACVR1 / ALK2 activin-like激酶,是六苯丙酸诺龙激酶基因编码转化生长因子(TGF -β)/ BMP I型丝氨酸/苏氨酸跨膜受体,都是参与细胞命运和分化。患者fibrodysplasia ossificans progressiva (FOP)变异的ACVR1 / ALK2受体是活跃,导致软骨的扩展元素和异位软骨形成,促进关节关节僵硬。FOP是由一个杂合的错义突变激活(c.617G >;R206H)影响glycine-serine ACVR1 (GS)激活域,这是至关重要的信号转导(2,3),但它不是唯一的突变。我们现在FOP患者的临床和遗传分析。

2。案例展示

墨西哥有一个成员的家庭受到FOP进行了研究。病人是一个19岁的女性。她母亲说,病人表现出畸形的脚趾在出生时。8岁时,病人自发和肿痛在右肩胛伴随着运动的功能限制;她的临床实验室异常包括血清碱性磷酸酶活性增加。放射学异常钙化和“pseudoexostosis”依赖于韧带骨化的网站对长骨头(图1)。

(一)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

图1

临床照片。(一)异位骨化的右肩胛,功能有限的病人运动。可见pseudotumours的软组织在不同的位置。(b)列摄影显示异常钙化和“pseudoexostosis”显示韧带骨化的附件。(c)右前臂与肘外生骨疣依赖韧带和腱膜。(d)先天畸形的脚趾。右肩胛骨和(e)射线照相法(f)右手肘显示异常钙化依赖韧带骨化。

3所示。突变分析

ACVR1 617 g > A突变分析进行基因组DNA从外周血淋巴细胞获得使用DNAzol (GIBCO-BRL)。总基因组DNA作为模板用于PCR扩增(选择循环、生物制品)和外显子侧翼引物如下:外显子4向前5′cca GTC CTT CTT有条件现金援助TCT TCC-3′和反向5′agc AGA TTT太极拳亚美大陆煤层气有限公司TTC猫颈- 3′;外显子6进5′广汽ATT TAC TGT GTA GGT CGC-3′和反向5′aga手枪GCA表现CAC CTA ACC-3′和之前报道的PCR条件(2]。放大后,PCR产品消化Cac8I和HphI限制性内切酶(新英格兰生物学实验室)1 h在37°C,然后提交给3%的琼脂糖凝胶电泳。未消化的PCR产品准备使用超净PCR测序列的二氧化硅膜组装结合DNA和允许的引物,核苷酸和酶。外显子4的纯化PCR产物测序基因分析仪中使用上述引物(应用生物系统公司3130 xl),使用毛细管电泳和ChromasPro v . 1.5软件进行分析。FOP病人的序列比较与她的父母和不相关的健康对照组。

4所示。道德的考虑

进行了临床调查根据赫尔辛基宣言的原则和伦理委员会批准的机构。书面知情同意基因测试得到的病人,她的亲戚,和控制。

5。结果

与引物PCR扩增子特定于外显子4产生类似的350个基点的产品控制,亲戚,FOP病人;然而,Cac8I限制消化分析产生了253个基点FOP病人只有片段,和消化HphI独家FOP片段产生的228个基点。253年英国石油公司Cac8IR206H片段是积极的(617 g > A)突变的外显子4 ACVR1基因。PCR分析突变的外显子6是负面的。对准这个序列证实ACVR1 617突变的病人。这个异常改变剩余206的蛋白质,这样一个精氨酸由组氨酸代替。这种变化导致BMP信号的失调。这种情况下被归类为新创突变,因为ACVR1 206突变不是出现在患者的父母(图2)。

图2

Cac8I 基因分型在上面板:PCR扩增产品解决了3%琼脂糖凝胶电泳(C:控制,M:母亲,F:父亲,和P: FOP病人)。如图所示在左边,类似350年英国石油公司在控制产品放大,亲戚,FOP情况;然而,在消化、观察253个基点片段只在FOP病人(标有箭头)。底板:色谱图显示典型的突变在617位置,导致精氨酸的氨基酸替换组氨酸在位置206 GS ACVR1 / ALK2领域。

6。讨论

墨西哥有一个成员的家庭受到自发的FOP进行了研究。病人是一个19岁的女当这个分子研究;然而,她的第一个症状出现在8岁。病人表现出临床症状重复痛苦的软组织炎症和冲突,其次是进步的功能限制关节的灵活性。病人临床诊断和FOP 10岁时是用脂醇治疗。这种疗法的疾病进展没有修改。病人住在一个孤立的农业社区,被称为美国的整形外科医生的意见是否切除骨外生骨疣。临床评估后,病人被告知执行任何手术的难度与新骨形成和接受心理咨询中心的FOP和相关疾病的研究在宾夕法尼亚大学医学院在费城,宾夕法尼亚州,美国通过国际FOP协会的指导方针。这种情况下是与常规临床实验室和影像学分析,进一步研究和潜在的分子异常的定义,随后证实了基因分析在我们的实验室中,披露她的ACVR1 / ALK2基因的突变。

Fibrodysplasia ossificans progressiva是临床特点是大脚趾畸形和进步(异位骨化4]。大脚趾畸形是这种疾病在出生时的一个独特的标志;其他症状出现在第一个十年的生活。在报告的情况下,大多数的FOP病人,病人发达复发急性软组织疼痛的肿胀和炎症,其次是韧带的骨化,肌腱、骨骼肌肉等软组织。FOP患者经常产生breastplate-like盔甲的胸部;这种现象导致一些复发性肺炎在我们的病人5,6]。

FOP是极其罕见的,发生在每200万人中只有一个(7]。在墨西哥,这种疾病是知之甚少,这个特定的临床情况下给了我们机会去建立一个分子协议为研究这种奇异的疾病患者。

开创性的研究FOP的卡普兰等人允许更好地理解FOP。这些调查人员描述这种神秘疾病临床、基因和分子水平。他们发现ACVR1 617 g > A突变负责FOP的异常发现。此外,他们的贡献提供了更好的描述的角色ACVR和BMP骨形成。最近,其他突变ACVR1 GS域和激酶域的描述;这些突变与非典型表现FOP (8]。

FOP冲突期间,炎症是由巨噬细胞,淋巴细胞,肥大细胞,释放颗粒引起水肿的肌肉和韧带。这些事件是紧随其后的是纤维发生和血管生成,最终导致骨化(9]。炎症的病理生理学FOP似乎与BMP绑定诱发heteromeric复杂地层由I型和II受体。这个集群是其次是下游信号的转导,包括Smad蛋白质,进而上调目标基因的转录参与炎症,如TNF、il - 1、il - 6,进气阀打开,趋化因子和其他分子(10- - - - - -12]。

对FOP虽然没有特效治疗方法,治疗方法旨在减少炎症冲突可能有助于改善病人的生活质量通过保持尽可能多的剩余关节和肌肉功能(13]。使用糖皮质激素在短时间内检测到改善症状,尽管动物模型表明,糖皮质激素减轻炎症,但不抑制骨形成(14]。磷酸盐的使用被认为是一个潜在的治疗方法。其他新分子可能会阻止基本成纤维细胞生长因子和选择性地阻止BMP信号通路但尚未可供临床使用(13]。

总之,我们报告一个典型的花花公子新创ACVR1突变。我们所知,这是第一个FOP案件在墨西哥基因特征。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

d . Pacheco-Tovar和m . g . Pacheco-Tovar目前收到奖学金从CONACYT(号。256477年和256478年)。这部分工作由格兰特PROMEP UAZ-CA-5 Autoinmunidad和红色Tematica Autoinmunidad Multicentrica。作者感谢研究院从自治支持Biotecnologia测序实验。

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