Dokument

Zusammenfassung:
Die dilatative Kardiomyopathie (DCM) ist eine ätiologisch heterogene Erkrankung der Herzmuskulatur, die durch eine ventrikuläre Dilatation und eingeschränkte Pumpfunktion gekennzeichnet ist. Neben autoimmunen und infektiösen Faktoren spielen bei der Pathogenese der Erkrankung vor allem genetische Veränderungen eine Rolle. In den letzten Jahren konnten durch molekularbiologische Untersuchungen Mutationen in über 30 Krankheitsgenen bei Patienten mit DCM identifiziert werden. Neben Proteinen des Sarkomers und des Zytoskeletts zählen auch Rezeptorproteine und deren Regulatoren hierzu. Das CHRM2-Gen ist ein neues mögliches Krankheitsgen der DCM. Es befindet sich auf Chromosom 731q-35q und kodiert für den muskarinergen Acetylcholinrezeptor Typ 2 (m2AChR). Der m2AChR ist der vorherrschende muskarinerge Rezeptor am Herzen und vermittelt über sein Gi-Protein eine Reduktion der intrazellulären cAMP Konzentration. Dies senkt den Calciumeinstrom in die Myokardzelle und hat einen negativ inotropen und chronotropen Effekt. In einer Arbeit von Zhang et al. konnte bereits bei einer Familie mit familiärer DCM eine Missense-Mutation im m2AChR bei allen erkrankten Familienmitgliedern nachgewiesen werden. Ziel dieser Arbeit war es, weitere Mutationen in der kodierenden Region des CHRM2-Gens bei Patienten mit DCM zu identifizieren und einen möglichen Einfluss der Mutationen auf den klinischen Verlauf der Erkrankung zu untersuchen. Hierfür wurde aus Volblutproben von 337 an DCM erkrankten Patienten der kodierende Abschnitt des CHRM2-Gens mittels Polymeraserkettenreaktion (PCR) und single-stranded-conformation-polymorphism Gelelektrophorese (SSCP) molekularbiologisch untersucht. In der SSCP auffällige Proben wurden sequenziert. Anamnestische Daten der Patienten sowie die Ergebnisse klinisch-echokardiographischer Untersuchungen bei Einschluss der Patienten und im 1-Jahresverlauf liegen vor. In der untersuchten Patientengruppe konnten zwei neue heterozygote Missense-Mutationen sowie ein Polymorphismus identifiziert werden. Die Missense-Mutation G885A bewirkt einen Aminosäureaustausch von Valin zu Isoleucin an Position 231 im Rezeptorprotein. Durch die Mutation G1268C wird Glutamin durch Histidin an Position 358 ersetzt. Bei dem Träger dieser Mutation liegt eine familiäre Form der DCM vor und ein ebenfalls an DCM erkrankter Sohn des Indexpatienten konnte als weiterer Träger identifiziert werden. Hinsichtlich der echokardiographischen Daten, besonders im 1-Jahresverlauf, konnten bei keinem Mutationsträgern Unterschiede zu Patienten mit DCM ohne nachgewiesene Mutation gefunden werden. Die anschließende Untersuchung einer Kontrollgruppe aus 300 gesunden Blutspendern der Blutbank Marburg identifizierte keine weiteren Träger der Mutationen. Beide Mutationen bewirken eine Veränderung der Aminosäuresequenz in der dritten intrazellulären Schleife des m2AChR. Dieser Bereich ist für die Kopplung des Rezeptors an sein G-Protein und die Regulation der Rezeptordichte bzw. der Rezeptorfunktion von Bedeutung. Eine Auswirkung der Mutationen auf die intrazellulären Signaltransduktion und Calciumhomöostase ist denkbar. Insgesamt unterstützen die Ergebnisse dieser Arbeit die Rolle des CHRM2-Gens als weiteres Krankheitsgen der DCM. Die hier gezeigte Prävalenz von 0,6 % ist mit der Prävalenz von anderen etablierten Krankheitsgenen vergleichbar. Zum Verständnis der Rolle des CHRM2-Gens in der Pathogenese der DCM und um die Auswirkungen der Mutationen auf die Funktion des Rezeptorproteins abschließend zu klären, sind funktionelle Untersuchungen der mutierten Rezeptoren notwendig.

Bibliographie / References

1. Zhang L, Hu A, Yuan H, Cui L, Miao G, Yang X, Wang L, Liu J, Liu X, Wang S, Zhang Z, Liu L, Zhao R und Shen Y. A missense mutation in the CHRM2 gene is associated with familial dilated cardiomyopathy. Circ Res, 2008; 102(11):1426–1432.
2. Kühl U, Pauschinger M, Seeberg B, Lassner D, Noutsias M, Poller W und Schultheiss H-P. Viral persistence in the myocardium is associated with progressive cardiac dysfunction. Circulation, 2005; 112(13):1965–1970.
3. Mobascher A, Rujescu D, Mittelstraß K, Giegling I, Lamina C, Nitz B, Brenner H, Fehr C, Breitling L P, Gallinat J, Rothenbacher D, Raum E, Müller H, Ruppert A, Hartmann A M, Möller H J, Gal A, Gieger C, Wichmann H E, Illig T, Dahmen N und Winterer G. Association of a variant in the muscarinic acetylcholine receptor 2 gene (CHRM2) with nicotine addiction. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet, 2010; 153B(2):684-690.
4. Maisch B, Hufnagel G, Kölsch S, Richter A, Rupp H, Herzum M und Pankuweit S. Treatment of inlammatory dilated cardiomyopathy and (peri)myocarditis with immunsuppression and i.v. immunoglobulins. Herz, 2004; 29(06):624-636.
5. Pankuweit S und Maisch B. Das Herz bei viralen Infektionen. Internist, 2010; 51(7):836-843.
6. Perrot A, Hussein S, Ruppert V, Schmidt H J, Wehnert M S, Duong N T, Posch M G, Panek A, Dietz R, Kindermann I, Böhm M, Michalewska-Wludarczyk A, Richter A, Maisch B, Pankuweit S und Oezcelik C. Identification of mutational hot spots in LMNA encoding lamin a/c in patients with familial dilated cardiomyopathy. Basic Res Cardiol, 2009; 104(1):90–99.
7. McKusick AV et al. Online Mendelian Inheritance in Man, www.ncib.nlm.nih.gov/omim.
8. Literaturverzeichnis vii Maisch B, Deeg P, Liebau G und Kochsiek K. Diagnostic relevance of humoral and cytotoxic immune reactions in primary and secondary dilated cardiomyopathy. Am J Cardiol, 1983; 52(8):1072-1078.
9. Ichiyama S, Oka Y, Haga K, Kojima S, Tateish Y, Shirakawa M und Haga T. The structure of the third intracellular loop of the muscarinic acetylcholine receptor M2 subtype. FEBS Lett, 2006; 580(1):23–26.
10. Spatial heterogeneity of muscarinic type 2 receptors in the atrium. Int J Cardiol, 2008; 127(3):427–429.
11. Wallukat G, Fu H M, Matsui S, Hjalmarson A und Fu M L. Autoantibodies against M2 muscarinic receptors in patients with cardiomyopathy display non-desensitized agonist-like effects. Life Sci, 1999; 64(6-7):465–469.
12. Ruppert V, Meyer T, Struwe C, Petersen J, Perrot A, Posch M G, Ozcelik C, Richter A, Maisch B, Pankuweit S und the German Heart Failure Network. Evidence for CTLA4 as a susceptibility gene for dilated cardiomyopathy. Eur J Hum Genet, 2010; 18(6):694-699.
13. Mestroni L, Maisch B, McKennat W C, Schwartz K, Charron P, Rocco C, Tesson F, Richter A, Wilke A und Komjada M. Guidelines for the study of familial dilated cardiomyopathies. Eur Heart J, 1999; 20:93-102.
14. Lee K B, Ptasienski J A, Bunemann M und Hosey M M. Acidic amino acids flanking phosphorylation sites in the M2 muscarinic receptor regulate receptor phosphorylation, internalization and interaction with arrestins. J Biol Chem, 2000; 275(46):35767–35777.
15. Luo X, Kranzler H R, Zuo L, Zhang H, Wang S und Gelernter J. CHRM2 variation predisposes to personality traits of agreeableness and conscientiousness. Hum Mol Genet, 2007; 16(13):1557–1568.
16. Hershberger R E, Morales A, Norton N und Siegfried J. Clinical and genetic issues in dilated cardiomyopathy: a review for genetics professionals. Genet in Med, 2010; 12:655-667.
17. Menon S C, Michels V V, Pellikka P A, Ballew J D, Karst M L, Herron K J, Nelson S M, Rodeheffer R J und Olson T M. Cardiac troponin T mutation in familial cardiomyopathy with variable remodelling and restrictive physiology. Clin Genet, 2008; 74:445-454.
18. Kameyama K, Haga K, Haga T, Moro O und Sadée W. Activation of a GTP-binding protein and a GTP-binding-protein-coupled receptor kinase (beta-adrenergic-receptor kinase-1) by a muscarinic receptor M2 mutant lacking phosphorylation sites. Eur J Biochem, 1994; 226(2):267–276.
19. Nelson C P, Nahorski S R und Challiss R A J. Constitutive activity and inverse agonism at the M2 muscarinic acetylcholine receptor. J Pharmacol Exp Ther, 2006; 316(1):279–288.
20. LaCroix C, Freeling J, Giles A, Wess J und Li Y-F. Deficiency of M2 muscarinic acetylcholine receptors increases susceptibility of ventricular function to chronic adrenergic stress. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2008; 294(2):H810–H820.
21. Hershberger R E, Pinto J R, Parks S B, Kushner J D, Li D, Ludwigsen S, Cowan J, Morales A, Parvatiyar M S und Potter J D. Clinical and functional characterization of TNNT2 mutations identified in patients with dilated cardiomyopathy. Circ Cardiovasc Genet, 2009; 2(4):306–313.
22. Maisch B, Ristic A D, Portig I und Pankuweit S. Human viral cardiomyopathy. Front Biosci, 2003; 8:s39-67.
23. Komajda M, Jais J P, Reeves F, Goldfarb B, Bouhour J B, Juillieres Y, Lanfranchi J, Peycelon P, Geslin P und Carrie D. Factors predicting mortality in idiopathic dilated cardiomyopathy. Eur Heart J, 1990; 11(9):824–831.
24. Maisch B, Ristic A D und Hufnagel G, Funck R, Alter P, Tontsch D und Pankuweit S. Dilated cardiomyopathies as a cause of congestive heart failure. Herz, 2002; 27(2):113-134.
25. Lind P A, Michelle L, Horan M A, Marioni R E, Wright M J, Bates T C, Rabitt P, Harris S E, Davidson Y , Deary I J, Gibbons L, Pickles A, Ollier W, Pendleton N, Price J F, Payton A und Martin N G. No association between cholinergic muscarinic receptor 2 (CHRM2) genetic variation and cognitive abilities in three independent samples. Behav Genet, 2009; 39(5):513– 523.
26. Konstantinos K V, Plageras P, Vlachos T A, Papaioannou A und Noulas V A. PCR-SSCP: a method for the molecular analysis of genetic diseases. Mol Biotechnol, 2008; 38(2):155–163.
27. Höltje H-D und Jöhren K. A model of the human M2 muscarinic acetylcholine receptor. Journal of Computer Aided Molecular Design, 2002; 16:795–801.
28. Maron B J, Towbin J A, Thiene G, Antzelevitch C, Corrado D, Arnett D, Moss A J, Seidman C E und Young J B. American Heart Association, Heart Failure Council on Clinical Cardiology, Transplantation Committee, Quality of Care, Outcomes Research, Functional Genomics, Translational Biology Interdisciplinary Working Groups, Council on Epidemiology and Prevention. Contemporary definitions and classification of the cardiomyopathies: an American Heart Association Scientific Statement from the Council on Clinical Cardiology, Heart Failure and Transplantation Committee; Quality of Care and Outcomes Research and Functional Genomics and Translational Biology Interdisciplinary Working Groups; and Council on Epidemiology and Prevention. Circulation, 2006; 113(14):1807–1816.
29. Yoshikawa T, Baba A und Nagatomo Y. Autoimmune mechanisms underlying dilated cardiomyopathy. Circ J, 2009; 73(4):602–607.
30. Petrou M, Galanello R, Traeger-Synodinos J und Old J-M. Best practise guidelines for carrier identification and prenatal diagnosis of haemoglobinopathies. European Molecular Genetics Qualitiy Network www.emqn.org, 2002.
31. Taylor M R G, Slavov D, Ku L, Di Lenarda A, Sinagra G, Carniel E, Haubold K, Boucek M M, Ferguson D, Graw S L, Zhu X, Cavanaugh J, Sucharov C C, Long C S, Bristow M R, Lavori P, Mestroni L, Familial Cardiomyopathy Registry und B.E.S.T. (Beta-Blocker Evaluation of Survival Trial) DNA Bank. Prevalence of desmin mutations in dilated cardiomyopathy. Circulation, 2007; 115(10):1244–1251.
32. Lucas J L, Wang D und Sadée W. Calmodulin binding to peptides derived from the i3-loop of muscarinic receptors. Pharm Res, 2006; 23(4):647–653.
33. Luo X, Kranzler H R, Zuo L, Wang S, Blumberg H P und Gelernter J. CHRM2 gene predisposes to alcohol dependence, drug dependence and affective disorders: results from an extended case-control structured association study. Hum Mol Genet, 2005; 14(16):2421–2434.
34. Pankuweit S. Richter A, Ruppert V und Maisch B. Classification of cardiomyopathies and indications for endomyocardial biopsy revisited. Herz, 2009; 34(1):55-62.
35. Coding sequence rare variants indentified in MYBPC3, MYH6, TPM1, TNNC1 and TNNI3 from 312 patients with familial or idiopathic dilated cardiomyopathy. Circ Cardiovasc Genet, 2010; 3:155-161.
36. Orita M, Iwahana H, Kanazawa H, Hayashi K und Sekiya T. Detection of polymorphisms of human DNA by gel electrophoresis as single-strand conformation polymorphisms. Proc Natl Acad Sci U S A, 1989; 86(8):2766–2770.
37. Karatolios K, Pankuweit S und Maisch B. Diagnosis and treatment of myocarditis: the role of endomyocardial biopsy. Curr Treat Options Cardiovasc Med, 2007; 9(6):473-481
38. Seidman J G und Seidman C E. Dilated cardiomyopathy and heart failure caused by a mutation in phospholamban. Science, 2003; 299(5611):1410–1413.
39. Luk A, Ahn E, Soor G S und Butany J. Dilated cardiomyopathy: a review. J Clin Pathol, 2009; 62(3):219–225.
40. Effects of cardiac resynchronization therapy on overall mortatlity and mode of death: a meta- analysis of randomized controlled trials. Eur Heart J, 2006; 27(22):2682.2688.
41. Tesson F, Sylvius N, Pilotto A, Dubosq-Bidot L, Peuchmaurd M, Bouchier C, Benaiche A, Mangin L, Charron P, Gavazzi A, Tavazzi L, Arbustini E und Komajda M. Epidemiology of desmin and cardiac actin gene mutations in a european population of dilated cardiomyopathy.
42. Zannand F, McMurray J J, Krum H, van Veldhuisen D J, Swedberg K, Shi H, Vincent J, Pocock S J, Pitt B und the EMPHASIS-HF study group. Eplerenon in patients with systolic heart failure and mild symptoms. N Eng J Med, 2011; 364(1):11-21.
43. Wang J C, Hinrichs A L, Stock H, Budde J, Allen R, Bertelsen S, Kwon J M, Wu W, Dick D M, Rice J, Jones K, Nurnberger J I, Tischfield J, Porjesz B, Edenberg H J, Hesselbrock V, Crowe R, Schuckit M, Begleiter H, Reich T, Goate A M und Bierut L J. Evidence of common and specific genetic effects: association of the muscarinic acetylcholine receptor M2 (CHRM2) gene with alcohol dependence and major depressive syndrome. Hum Mol Genet, 2004; 13(17):1903– 1911.
44. Willmy-Matthes Pia, Leineweber K, Wangemann T, Silber R-E und Brodde O-E. Existence of functional M3-muscarinic receptors in the human heart. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol, 2003; 368(4):316–319.
45. Pankuweit S, Richter A, Ruppert V und Maisch B. Familial predisposition and microbial etiology in dilated cardiomyopathy. Herz, 2009; 34(2):110–116.
46. Wang Z, Shi H und Wang H. Functional M3 muscarinic acetylcholine receptors in mammalian hearts. Br J Pharmacol, 2004; 142(3):395–408.
47. Paul M, Zumhagen S, Stallmeyer B, Koopmann M, Spieker T und Schulze-Bahr E. Genes causing inherited forms of cardiomyopathies. A current compendium. Herz, 2009; 34(2):98–109.
48. Hershberger R E, Lindenfeld J, Mestroni L, Seidman C E, Taylor M R, Towbin J A und the Heart Failure Society of America. Genetic evaluation of cardiomyopathy -a Heart Failure Society of America practice guideline. J Card Fail, 2009; 15:83-87.
49. Pankuweit S, Ruppert V und Maisch B. Inflammation in dilated cardiomyopathy. Herz, 2004; 29(8):788-793.
50. Maisch B, Richter A, Sandmöller A, Portig I, Pankuweit S und das BMBF-Heart Failure Network. Inflammatory dilated cardiomyopathy (DCMI). Herz, 2005; 30(6):535-544.
51. Tsuga H, Kameyama K, Haga T, Honma T, Lameh J und Sadée W. Internalization and down- regulation of human muscarinic acetylcholine receptor M2 subtypes. role of third intracellular M2 loop and G-protein-coupled receptor kinase 2. J Biol Chem, 1998; 273(9):5323–5330.
52. Internalization of the M2 muscarinic acetylcholine receptor. arrestin-independent and - dependent pathways. J Biol Chem, 1997; 272(38):23682–23689.
53. Mosser V A, Amana I J und Schimerlik M I. Kinetic analysis of M2 muscarinic receptor activation of Gi in Sf9 insect cell membranes. J Biol Chem, 2002; 277(2):922–931.
54. Mason Jay W. Myocarditis and dilated cardiomyopathy: an inflammatory link. Cardiovasc Res, 2003; 60(1):5–10.
55. Mc Murray J, Cohen-Solal A, Dietz R, Eichhorn E, Erhardt L, Hobbs R, Krum H, Maggioni A, McKelvie R S, Pina IJ, Soler-Soler J und Swedberg K. Practical recommendations for the use of ACE inhibitors, beta-blockers, aldosteron antagonists and angiotensin receptor blockers in heart failure. Eur J Heart Fail, 2005; 7(5):710-721.
56. Retondaro F C, Dos Santos Costa P C, Pedrosa R C und Kurtenbach E. Presence of antibodies against the third intracellular loop of the M2 muscarinic receptor in the sera of chronic chagasic patients. FASEB J, 1999; 13(14):2015–2020.
57. Wojnicz R, Nowalany-Kozielska E, Wojciechowska C, Glanowska G, Wilczewski P, Niklewski T, Zembala M, Lech P, Rozek M M und Wodniecki J. Randomized placebo-controlled study of immunsupression treatment of inflammatory dilated cardiomyopathy: two years follow-up results Circulation 2001; 104:39-45.
58. van Koppen C J und Kaiser B. Regulation of muscarinic acetylcholine receptor signaling.
59. Richardson P, McKenna W, Bristow M, Maisch B, Mautner B, O'Connell J, Olsen E, Thiene G, Goodwin J, Gyarfas I, Martin I und Nordet P. Report of the 1995 World Health Organization/International Society and Federation of Cardiology Task Force on the Definition and Classification of cardiomyopathies. Circulation, 1996; 93(5):841–842.
60. Literaturverzeichnis xi WHO. Report of the WHO/ISFC task force on the definition and classification of cardiomyopathies. Br Heart J, 1980; 44(6):672–673.
61. McNair W P, Ku L, Taylor M, Fain P R, Dao D, Wolfel E, Mestroni L und the Familial Cardiomyopathy Research Group. SCN5A mutation associated with dilated cardiomyopathy, conduction disorder and arrhythmia. Circulation, 2004; 110(15):2163-2167.
62. Vorechovsky Igor. Singel-stranded conformation polymorphism (SSCP) analysis. Medical Biomethods Handbook, 2005; 73–77.
63. Mullis K, Fallona F, Scharf S, Saiki R, Horn G und Erlich H. Specific enzymatic amplification of DNA in vitro: the polymerase chain reaction. Cold Spring Harb Symp Quant Biol, 1986; 51(1):263-273.
64. Jordanova A, Kalaydjieva L, Savov A, Claustres M, Schwarz M, Estivill X, Angelicheva D, Haworth A, Casals T und Kremensky I. SSCP analysis: a blind sensitivity trial. Hum Mutat, 1997; 10(1):65–70.
65. Kukita Y, Tahira T, Sommer S S und Hayashi K. SSCP analysis of long DNA fragments in low pH gel. Hum Mutat, 1997; 10(5):400–407.
66. The Criteria Commitee of the New York Heart Association. Nomenclature and criteria for the diagnosis of diseases of the heart and great vessels. Little, Brown & Co, 9 th Edition ed. Boston, 1994; 253-256.
67. The Digitalis Investigation Group. The effect of digoxin on mortalitiy and morbidity in patients with heart failure. N Eng J Med, 1997; 336(8):525-533.
68. Michels V V, Moll P P, Miller F A, Tajik A J, Chu J S, Driscoll D J, Burnett J C, Rodeheffer R J, Chesebro J H und Tazelaar H D. The frequency of familial dilated cardiomyopathy in a series of patients with idiopathic dilated cardiomyopathy. N Engl J Med, 1992; 326(2):77–82.
69. Sheffield V C, Beck J S, Kwitek A E, Sandstrom D W und Stone E M. The sensitivity of single- strand conformation polymorphism analysis for the detection of single base substitutions. Genomics, 1993; 16:325-332.
70. Hibert M F, Trumpp-Kallmeyer S, Bruinvels A und Hoflack J. Three-dimensional models of neurotransmitter g-binding protein-coupled receptors. Mol Pharmacol, 1991; 40(1):8–15.
71. Allosteric site on muscarinic acetylcholine receptors: identification of two amino acids in the muscarinic M2 receptor that account entirely for the M2/M5 subtype selectivities of some structurally diverse allosteric ligands in n-methylscopolamine-occupied receptors. Mol Pharmacol, 2003; 64(1):21–31.
72. Liu J, Blin N, Conklin B R und Wess J. Molecular mechanisms involved in muscarinic acetylcholine receptor-mediated G-protein activation studied by insertion mutagenesis. J Biol Chem, 1996; 271(11):6172–6178.
73. Korbie D J und Mattick J S. Touchdown-PCR for increased specificity and sensitivity in PCR amplification Nat Protoc, 2008; 3(9):1452-1456.
74. MacLennan D H und Kranias E G. Phospholamban: a crucial regulator of cardiac contractility.
75. Sanger F, Nicklen S und Coulson A R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc Natl Acad Sci, 1977; 74(12):5463-5467.

Das Dokument ist im Internet frei zugänglich - Hinweise zu den Nutzungsrechten