Abstract

fundal

Obezitatea cu debut rapid cu disfuncție hipotalamică, hipoventilație și dereglare autonomă (ROHHAD) este o tulburare pediatrică foarte rară și potențial fatală, a cărei cauză este în prezent necunoscută. ROHHAD este adesea comparat cu sindromul Prader-Willi (PWS) deoarece ambele împărtășesc obezitatea infantilă ca fiind unul dintre cele mai proeminente și recunoscute semne ale acestora și deoarece alte simptome precum hipoventilația și disfuncția autonomă sunt observate în ambele. Aceste asemănări fenotipice sugerează că ar putea fi condiții etiologice. Am efectuat o comparație clinică aprofundată a fenotipurilor ROHHAD și PWS și am folosit secvențierea NGS și Sanger pentru a analiza regiunile codificatoare ale genelor din regiunea PWS printre șapte probanzi ROHHAD.

sindromul

Rezultate

Comparația clinică detaliată a pacienților cu ROHHAD și PWS a relevat multe diferențe importante între fenotipuri. În special, subliniem faptul că zonele de suprapunere aparentă (obezitate la debutul copilăriei, hipoventilație, disfuncție autonomă) diferă de fapt în moduri fundamentale, incluzând diferite forme și severitatea hipoventilației, rate diferite de debut al obezității și diferite manifestări ale disfuncției autonome . Nu am detectat nicio mutație cauzatoare de boală în cadrul genelor candidate PWS în probanții ROHHAD.

Concluzii

ROHHAD și PWS sunt condiții clinice distincte și nu au o etiologie genetică. Compararea noastră clinică detaliată și analizele genetice ar trebui să ajute medicii să facă distincția în timp util între cele două tulburări la copiii obezi. De o importanță deosebită, pacienții cu ROHHAD vor avea un prim an de viață normal și sănătos; ceva ce nu se vede niciodată la sugarii cu PWS.

fundal

Din punct de vedere superficial, s-ar putea considera că ROHHAD prezintă o oarecare similitudine cu sindromul Prader-Willi (PWS), deoarece ambele sindroame sunt marcate de obezitate infantilă [9,10,11]. Cauzat de lipsa contribuției paterne a genelor la cromozomul 15q care sunt în mod normal imprimate matern (adică reduse la tăcere pe cromozomul derivat din maternitate), PWS prezintă mai întâi hipotonie neonatală, hrană slabă și creștere slabă, urmată de creștere rapidă în greutate în copilăria timpurie și comportamente compulsive de căutare a alimentelor în copilăria ulterioară [9,10,11,12]. Celelalte simptome majore ale PWS sunt dizabilități intelectuale ușoare până la moderate, tulburări caracteristice de comportament, inclusiv compulsivitate și un stil cognitiv rigid, deficit de hormon de creștere care duce la statură scurtă, hipogonadism și un aspect facial caracteristic cu buza superioară subțire, pod nazal îngust, îngust frunte și ochi în formă de migdale [10]. Prezentarea PWS este foarte variabilă și poate include, de asemenea, următoarele simptome suplimentare: respirație tulburată de somn, hipopigmentare, mâini și picioare mici, strabism, acuitate vizuală redusă, scolioză, displazie de șold, osteopenie, convulsii, scăderea volumului de salivă, durere modificată percepție, percepție modificată a temperaturii, prag ridicat al vărsăturilor, prelevarea pielii și vânătăi ușoare [10].

În plus față de obezitatea copiilor, alte caracteristici comune ale ROHHAD și PWS sunt controlul anomaliilor respirației și semnele atât ale disfuncției hipotalamice, cât și ale dereglării autonome. Astfel, non-experții pot să nu recunoască diferențele, iar pacientul extrem de rar cu ROHHAD ar putea fi diagnosticat greșit ca având tulburarea mai frecventă, PWS, care apare între 1 din 15.000 și 1 din 30.000 de nașteri vii [10]. Într-adevăr, pacienții cu ROHHAD sunt adesea testați pentru PWS atunci când medicii lor devin conștienți de obezitatea lor [1]. Prin urmare, prezentăm aici o comparație clinică detaliată între ROHHAD și PWS, care este menită să ajute medicul pediatru să clarifice diferențele lor și să accelereze diagnosticul corect al ROHHAD.

Observarea unor similitudini aparente între fenotipurile ROHHAD și PWS a dat naștere, de asemenea, la ipoteza că cele două pot avea o origine genetică subiacentă. Din moment ce pacienților cu PWS le lipsește expresia mai multor gene contigue, o ipoteză este că mutațiile care codifică doar una dintre genele regiunii PWS pot provoca ROHHAD. Într-adevăr, acesta este cazul pentru un alt sindrom asemănător PWS, sindromul Schaaf-Yang, care este cauzat de pierderea mutațiilor funcționale în gena regiunii PWS MAGEL2 [13, 14]. Pentru a testa dacă pacienții cu ROHHAD poartă mutații rare de codificare în oricare dintre aceste gene, am analizat secvențele de codificare ale tuturor genelor regiunii PWS exprimate paternal într-o cohortă de șapte probanzi ROHHAD.

Metode

Cohortă

Cei șapte pacienți cu ROHHAD incluși în analiza genetică au fost descriși anterior (vezi Cohorta Discovery în referință [15]). Toți cei șapte pacienți au fost evaluați clinic la The Center for Autonomic Medicine in Pediatrics (CAMP) de la Ann & Robert H. Lurie Children's Hospital of Chicago și de la Stanley Manne Children's Research Institute, care este un centru de excelență pentru studiul ROHHAD. Toți cei șapte au îndeplinit criteriile de diagnostic pentru ROHHAD [1], prezentând obezitate cu debut rapid după o perioadă de dezvoltare normală (vârsta medie la debut: 4,4 ani), disfuncție hipotalamică, hipoventilație și dereglare autonomă. Toate au necesitat ventilație artificială, iar cinci dintre cele șapte au avut o tumoare benignă de origine crestă neurală.

Testarea diagnosticului sindromului Prader-Willi

Testul de diagnostic clinic standard pentru PWS este un test sensibil la metilarea ADN-ului care determină dacă contribuția paternă a regiunilor sindromului Prader-Willi este prezentă sau metilată în mod corespunzător. În mod normal, cromozomul matern este imprimat (metilat) astfel încât genele din această regiune să nu fie exprimate. Cromozomul paternal, pe de altă parte, nu este imprimat, astfel încât copiile genelor derivate paternal sunt exprimate în mod normal. PWS apare atunci când copia paternă a regiunii PWS este fie absentă (datorită unei deleții paterne sau disomiei materne uniparentale a cromozomului 15), fie imprimată și redusă la tăcere (datorită unei erori de metilare). O varietate de teste bazate pe metilare, inclusiv amplificarea sondei dependente de ligatura multiplexă sensibilă la metilare (MS-MLPA), poate detecta anomalii în concordanță cu un diagnostic de PWS. MS-MLPA a fost efectuat în Laboratorul de Diagnostic Molecular de la Spitalul de Copii din Alberta (Calgary, AB), conform procedurilor standard, pentru fiecare dintre cele șapte probande ROHHAD.

Colectarea probelor și extracția ADN-ului

ADN-ul genomic a fost izolat din probe de sânge periferic, folosind un kit de reactivi Puregene (Qiagen).

Secvențierea și analiza următoarei generații (NGS)

Capturile Exome au fost făcute prin intermediul kitului de captură Agilent SureSelect V5 + UTR. Secvențierea masivă paralelă a fost realizată pe o platformă SOLiD și secvențele au fost aliniate la genomul uman de referință (GRCh37) folosind Lifescope Genomic Analysis Software 2.5 (Life Technologies). Variantele au fost apelate utilizând instrumentul de identificare a genomului (GATK) Haplotype Caller (Versiunea 3.3) [16] și adnotate pentru filtrare și prioritizare utilizând ANNOVAR [17]. Am analizat cele unsprezece gene exprimate doar paternal în regiunea PWS (Tabelul 1). Pentru genele care codifică proteinele, mutațiile candidate au fost identificate ca fiind noi sau rare (Frecvența alelei minore (MAF) Tabelul 1 Analiza secvenței genelor exprimate numai paterne în regiunea sindromului Prader-Willi (regiunea PWS)

Secvențierea Sanger

Am folosit instrumentul NCBI Primer Blast pentru a proiecta grunduri specifice site-ului pentru a amplifica întreaga regiune de codificare a MAGEL2 (chr15: 23889139–23892889; GRCh37). Ampliconii au fost purificați folosind un protocol de purificare a centrifugării (Omega Biotek) și secvențați atât în ​​direcții înainte cât și în sens invers folosind metoda fluorescentă a terminatorului dideoxi (metoda Sanger). Secvențele de ampliconi au fost comparate cu referința genomului (GRCh37) folosind Mutation Surveyor (SoftGenetics) pentru a identifica orice poziție variantă în cadrul siturilor de exon sau de îmbinare canonică. După cum sa menționat mai sus, mutațiile candidate au fost identificate ca fiind noi sau rare (MAF

Rezultate

ROHHAD vs. PWS - Comparație clinică

Pe baza recenziilor din literatură și a propriilor noastre observații clinice și experiență, am comparat prezentarea tipică a fiecărei afecțiuni. Tabelul 2 enumeră principalele simptome ale fiecărei afecțiuni și care simptome se suprapun între cele două afecțiuni (Tabelul 2; rândurile cu caractere aldine reprezintă simptome aparent suprapuse).

Testarea diagnosticului PWS

Testarea diagnosticului PWS de către MS-MLPA a exclus un diagnostic genetic al PWS în fiecare dintre cele șapte probanzi ROHHAD.

Analiza mutației genelor din regiunea PWS

Unsprezece gene sau grupuri de gene exprimate numai paterne sunt situate în intervalul de ștergere PWS, dintre care cinci codifică proteinele și celelalte șase sunt necodificatoare și produc seturi de ARN nucleolari (sno) mici (Tabelul 1). Aceste unsprezece gene au fost analizate în cele șapte probanzi ROHHAD prin secvențierea următoarei generații (NGS) și (acolo unde este necesar) secvențierea Sanger, într-un efort de a identifica mutațiile potențial cauzatoare de boli. Nouă dintre cele unsprezece gene au fost bine acoperite de secvențierea NGS (Tabelul 1). Analiza NGS nu a identificat mutații cu MAF

Discuţie

Comparația clinică dintre ROHHAD și PWS oferă o imagine clară a caracteristicilor divergente și suprapuse ale celor două tulburări ale obezității (Tabelul 2). Având în vedere mai întâi simptomele divergente, una dintre cele mai importante diferențe este aceea că pacienții cu ROHHAD sunt sănătoși până la apariția obezității, de obicei peste 2 ani. În schimb, pacienții cu PWS nu sunt niciodată descriși ca fiind normali și sănătoși, deoarece apar la scurt timp după naștere cu hipotonie, probleme de hrănire și plâns slab sau inactivitate. Aceste simptome neonatale sunt universale în rândul pacienților cu PWS [19], astfel încât un prim an de viață normal la copil cu creștere bruscă și extremă de greutate ulterioară ar trebui să declanșeze luarea în considerare a unui diagnostic ROHHAD. Pacienții cu PWS prezintă, de asemenea, multe simptome suplimentare mai târziu în viață (intelectuală, comportamentală și fizică) care nu sunt niciodată sau doar foarte rar observate în ROHHAD (vezi Tabelul 2).

Având în vedere următoarele simptome care se suprapun, vedem că toate cele patru caracteristici ale acronimelor ROHHAD (obezitate cu debut rapid, disfuncție hipotalamică, hipoventilație și dereglare autonomă) sunt, de asemenea, observate (cel puțin uneori) în PWS. Cu toate acestea, o privire mai detaliată asupra fiecăruia dintre aceste simptome aparent suprapuse relevă diferențe importante, așa cum este detaliat în Tabelul 2.

„Respirația tulburată de somn” la pacienții cu PWS este frecventă și include de obicei următoarele: OSA, hipoxemie legată de somn, hipoventilație și răspunsuri ventilatorii reduse la hipoxie și hipercapnie, cu risc crescut din cauza unor factori suplimentari precum hipotonie și nazofaringe mică [27]. ]. Cu toate acestea, hipoventilația nocturnă și apneea centrală crescută sunt raportate, de asemenea, la pacienții cu PWS [28,29,30]. Răspunsuri ventilatorii reduse la hipoxie și hipercapnie (văzută ca un eșec al creșterii ventilației minute) și răspuns aberant la hiperoxie (observat ca o creștere a ventilației minute, spre deosebire de scăderea observată la martori în același studiu [31]) și anormale pragurile de excitare, sunt bine documentate la pacienții cu PWS și par a fi cauzate de activitatea anormală a chemoreceptorilor periferici și care nu au legătură cu obezitatea [28, 31, 32]. Hipoventilația în PWS nu este la fel de severă ca în ROHHAD, deoarece majoritatea pacienților cu PWS nu necesită suport ventilator artificial. Cu toate acestea, au fost raportate decese datorate hipoventilației la pacienții cu PWS. Într-o serie de 27 de cazuri de PWS decedate, trei copii cu vârsta sub 1 an au murit din cauza hipoventilației [33], iar un alt studiu al pacienților cu PWS peste 15 ani a raportat că insuficiența ventilatorie este o cauză comună de deces [34].

Universalitatea și severitatea hipoventilației în ROHHAD necesită ca ROHHAD să fie distins cu exactitate de toate celelalte fenotipuri de obezitate pediatrică. Atunci când sunt diagnosticați corect, pacienții cu ROHHAD pot fi supravegheați cu vigilență de către un fiziolog respirator și apoi, odată ce apar semne de hipoventilație, oxigenarea și ventilația optimă pot fi menținute utilizând ventilația artificială (ventilator mecanic sau stimulatori cu diafragmă potențial frenică). Deoarece s-a raportat că hipoventilația provoacă deces în PWS (deși mult mai rar decât în ​​ROHHAD), evaluarea cuprinzătoare a fiziologiei respiratorii utilizând protocoale comparabile cu testele raportate în ROHHAD poate fi prudentă și la pacienții cu PWS.

Deși cele două fenotipuri implică aceleași sisteme și funcții (metabolice, respiratorii, hipotalamice, endocrine), aceste sisteme par a fi afectate în moduri diferite în fiecare dintre aceste condiții legate de obezitate. De exemplu, deși obezitatea infantilă este una dintre cele mai izbitoare caracteristici atât ale ROHHAD, cât și ale PWS, cele două au traiectorii diferite de creștere în greutate și grade diferite de hiperfagie (vezi Tabelul 2). În plus, deși OSA și hipoventilația sunt observate atât în ​​ROHHAD, cât și în PWS, răspunsurile la provocările ventilatorii diferă între ele [26,27,28,29,30,31,32], sugerând că mecanismele subiacente ale hipoventilației observate diferă și ele. În cele din urmă, faptul că diferite dovezi ale disfuncției hipotalamice și ale dereglării autonome sunt observate în fiecare tulburare ar sugera că baza de bază a disfuncției sistemului nervos hipotalamic și autonom diferă, de asemenea. Aceste discrepanțe importante în simptomele specifice din fiecare tulburare sugerează că există diferențe importante în mecanismele care stau la baza lor.

Concluzie

În ciuda similitudinilor superficiale, ROHHAD și PWS sunt condiții clinice distincte. Deși aceleași sisteme și funcții sunt implicate în ambele fenotipuri, ele par a fi perturbate în moduri diferite și, prin urmare, probabil prin mecanisme diferite. Mulți pacienți cu ROHHAD au avut teste clinice care au exclus un diagnostic PWS, iar caracteristicile cheie ale PWS, în special hipotonie neonatală și eșecul de a prospera, nu au fost observate la pacienții cu ROHHAD. Cu toate acestea, pediatrii care nu pot fi experți în PWS sau ROHHAD pot să nu recunoască imediat aceste diferențe. Dacă ROHHAD nu este diagnosticat prompt, atunci un management necorespunzător duce la amenințarea stopului cardiorespirator sau a altor morbidități. Astfel, este vital ca cele două condiții să fie clar separate în mintea clinicienilor. În acest scop, am furnizat o comparație clinică detaliată a celor două boli, împreună cu dovezi moleculare că încă șapte pacienți cu ROHHAD nu au nici PWS clasic, nici mutații în nici o genă PWS, așa cum a fost evaluat în ADN din sângele periferic.