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Titel:Genotyp-/Phänotyp-Analyse und klinische Charakterisierung von 25 Familien mit familiärer Hypomagnesiämie mit Hyperkalziurie und Nephrokalzinose
Autor:Schneider, Linda
Weitere Beteiligte: Seyberth, Hannsjörg W. (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr:2010
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2009/0776
DOI: https://doi.org/10.17192/z2009.0776
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2009-07763
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.):Genotype-/Phenotype-analysis und clinical characterisation of 25 families with familial hypomagnesemia with hypercalciuria and nephrocalcinosis

Dokument

Schlagwörter:
Claudin-16, Paracellin-1, Nephrocalcinosis, Claudin-16, Nephrokalzinose, Hypomagnesemia, Magnesiummangel, Hyperkalziurie, FHHNC, Hypercalciuria, FHHNC

Zusammenfassung:
Die familiäre Hypomagnesiämie mit Hyperkalziurie und Nephrokalzinose (FHHNC) ist eine autosomal rezessive renal-tubuläre Erkrankung, die häufig mit progredientem Nierenversagen assoziiert ist. Der primäre Defekt besteht in einer gestörten tubulären Reabsorption von Magnesium und Kalzium im dicken aufsteigenden Teil der Henle-Schleife (TAL) der Niere. Mutationen im CLDN16-Gen (früher PCLN1-Gen), welches für das renale Tight Junction Protein Claudin-16 kodiert, konnten als zugrunde liegender genetischer Defekt identifiziert werden. Die vorliegende Arbeit stellt umfassende klinische Daten und die Ergebnisse der CLDN16-Mutationsanalyse von 25 FHHNC-Familien mit 33 Betroffenen dar. Die Erkrankung manifestiert sich in der frühen Kindheit. Das mediane Alter bei Manifestation der Erkrankung liegt in unserem Kollektiv bei 3,5 Jahren. Hauptmanifestationssymptome sind Harnwegsinfekte, Polyurie und Hämaturie. Im Gegensatz zu anderen Tubulopathien ist die FHHNC durch eine gehäuft auftretende terminale Niereninsuffizienz in der frühen Adoleszenz charakterisiert. Bei Diagnosestellung ist bei 11 Patienten unseres Kollektivs die GFR bereits auf kleiner 60 ml/min/1,73 m2 reduziert. 12 Patienten zeigen im Verlauf eine terminale Niereninsuffizienz, im Median mit 14,5 Jahren. Die Therapie mit Magnesiumsalzen oder Thiaziddiuretika hat keinen Effekt auf die Progression der Niereninsuffizienz. Die Genotyp-Analyse ergibt außer bei drei Allelen CLDN16-Mutationen (94%) mit 15 verschiedenen Mutationen, wobei 8 neue Mutationen identifiziert werden konnten. Eine auffällige Häufung zeigt sich für die Mutation Leu151Phe mit 48% aller mutierten Allele und eine Haplotypen-Analyse weist auf einen Founder-Effekt für FHHNC-Patienten, die aus Deutschland und Osteuropa stammen, hin. Zunächst wurde angenommen, dass das humane Claudin-16-Gen für ein 305 Aminosäure langes Protein kodiert. Es finden sich aber zwei mögliche Startcodons (Methionin 1 und Methionin 71). Interspezies-Vergleiche von Claudin-16 und ein mit 16,7% gehäuft auftretender frameshift-Polymorphismus an Aminosäureposition 55 unterstützen die Hypothese, dass die Translation an Methionin 71 beginnt und das Claudin-16-Protein um 70 Aminosäuren kürzer ist. Eine Genotyp-Phänotyp-Korrelation bezüglich Erkrankungsverlauf und Fortschreiten der Niereninsuffizienz findet sich im Kollektiv dieser Arbeit nicht. Aber es existiert eine starke intrafamiliäre Konkordanz bezogen auf den Erkrankungsverlauf in der Mehrheit der Multiplex-Familien. Dies unterstützt die These, dass die verschiedenen CLDN16-Genotypen eine wichtige Rolle für das Fortschreiten der Niereninsuffizienz spielen. Erst kürzlich konnte für ein großes Kollektiv, das die 33 Patienten dieser Arbeit einschließt, gezeigt werden, dass manche CLDN16-Mutationen einen partiellen Funktionsverlust von Claudin-16 und andere einen kompletten Funktionsverlust bedingen. Patienten, deren Mutationen zu einem kompletten Funktionsverlust von Claudin-16 auf beiden Allelen führten, waren signifikant jünger bei Symptombeginn und zeigten eine deutlich schnellere Abnahme der Nierenfunktion. In 13 von 23 Familien des Kollektivs wird eine Hyperkalziurie und/oder Nephrolithiasis bei ansonsten gesunden Familienangehörigen beobachtet. Folglich scheinen heterozygote CLDN16-Mutationen eine Rolle bei hyperkalziurischer Nephrolithiasis zu spielen. Diese Beobachtung macht CLDN16 zu einem Kandidaten-Gen für familiäre Hyperkalziurie und familiären Formen von Urolithiasis.

Summary:
Familial hypomagnesemia with hypercalciuria and nephrocalcinosis (FHHNC) is an autosomal recessive tubular disorder that is frequently associated with progressive renal failure. The primary defect is related to impaired tubular reabsorption of magnesium and calcium in the thick ascending limb of Henle’s loop (TAL) in the nephron. Mutations in CLDN16 (former PCLN1), which encodes the renal tight junction protein claudin-16, were identified as the underlying genetic defects. Comprehensive clinical data and the results of CLDN16 mutation analysis of 25 FHHNC families with 33 affected individuals are presented. The onset of disease occurs mainly in early childhood. In our cohort patients presented mainly with urinary tract infections, polyuria and hematuria at a median age of 3.5 years. In contrast to other tubulopathies FHHNC is generally complicated by chronic renal failure in early childhood or adolescence. At the time of diagnosis the GFR was already decreased to <60 ml/min per 1.73 m2 for eleven patients. Twelve patients exhibited progression to end-stage renal disease at a median age of 14.5 years. Treatment with magnesium salts and thiazides seemed to have no effect on the progression of renal failure. Genotype analysis revealed CLDN16 mutations in all except three mutant alleles (94%). Fifteen different mutations were observed, including eight novel mutations. The accumulation of mutations affecting the first extracellular loop was striking, with 48% of all mutant alleles exhibiting a Leu151Phe exchange. Haplotype analysis strongly suggested a founder effect among patients with FHHNC who originated from Germany or eastern European countries. Former publications assumed that the human CLDN16 gene encodes a protein of 305 amino acids. Gene sequence analysis suggested two possible start codons at methionine 1 and methionine 71. Sequence alignments of human claudin-16 and other species and a common frameshift polymorphism at amino acid residue 55 support the hypothesis that methionine 71 is the original translational start site. The correlation of genotype and phenotype revealed no obvious genotype-phenotype relationship in our cohort. However, with respect to the progression of renal failure, we observed a rather close intrafamilial phenotypic concordance in the majority of mutliplex families supporting the hypothesis that different genotypes of CLDN16 play an important role in the progression of renal failure. Recently expression studies of a large cohort including our 33 patients revealed that some claudin-16 mutations led to partial loss of claudin-16 function and others to complete loss of function. Patients who had mutations resulting in complete loss of function of both alleles were significantly younger at the onset of symptoms and had a more rapid decline in renal function. In 13 von 23 families hypercalciuria and/or nephrolithiasis were observed in otherwise unaffected family members, indicating a possible role of heterozygous CLDN16 mutations in yielding hypercalciuric stone-forming conditions. CLDN16 is a possible candidate gene for familial hypercalciuria and familial disorders of nephrolithiasis.


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