Humangenetik Bochum - Molekulargenetik

Maligne Hyperthermie (OMIM 145600)

Maligne Hyperthermie (MH) ist eine seltene (ca. 1:10.000 in der Bevölkerung auftretende) autosomal dominant (ad) vererbte, "pharmakogenetische" Erkrankung. Bei klinisch-neurologisch meist unauffälligen Patienten wird diese Erkrankung erst unter oder nach Narkose erkannt, wobei die gesamte Skelettmuskulatur abnorm auf halogenierte Anästhetika und depolarisierende Muskelrelaxantien (sog. Trigger-Substanzen) reagiert.
Während einer MH - Krise entgleist die normale Kontrolle des Kalziumstoffwechsels. Erhöhte Kalziumkonzentration bewirkt generelle Stimulation sämtlicher energieverbrauchender Prozesse in der Skelettmuskulatur (quergestreifte Muskeln) und führt zur charakteristischen Stoffwechselsteigerung im gesamten Organismus durch Erhöhung des Blutdruckes und der Pulsfrequenz sowie durch Anstieg der Körpertemperatur.
Das klinische Bild kann von differentialdiagnostisch schwierigen MH-Episoden bis zur fulminanten MH-Krise reichen. Eine frühzeitige Diagnose erfolgt dank der Monitorisierung der Patienten mit Elektrokardiographie (EKG) und Kapnographie.
Abklärung bei MH-verdächtigen Reaktionen erfolgt mit der in-vitro-Muskelkontrakturtestung (IVT) mit Halothan und Koffein.

Mit MH assoziierte Erkrankung - Central Core Disease (OMIM 117000)

Central Core Disease (CCD) ist eine hauptsächlich ad vererbte, seltene, erbliche Muskelschwäche, die häufig mit der Disposition zur MH einhergeht. In der Muskelbiopsie sind histologisch zentrale, helle Flecken ("cores"), die die reguläre Struktur der Myofibrillen unterbrechen, Desorganisation des kontraktilen Apparates und fehlende Mitochondrien erkennbar. Klinisch finden sich ab der Geburt eine Hypotonie der Muskulatur (floppy infant), verzögerte motorische Entwicklung, Ptose, proximal betonte Paresen und belastungsabhängige Muskelkrämpfe. Gehäuft finden sich Skelettanomalien wie Hüftgelenksdysplasien und Skoliose. Ein Viertel der CCD-Patienten weisen auch eine MH auf. Der Krankheitsverlauf ist langsam progredient.

Molekulargenetische Diagnostik

Sowohl MH und CCD sind genetisch heterogene Erkrankungen. Ein wichtiger krankheitsverursachender Lokus wurde in einigen Familien sowohl für die MH als auch für CCD auf die Chromosomen-Region 19q12-13.2 eingegrenzt. In diesem chromosomalen Bereich wurde das Gen für den muskulären Ryanodinrezeptor (RYR1), den Ca2-freisetzenden Ca2-Kanal des sarkoplasmatischen Retikulums kartiert. Das 159.000 Basenpaar große Gen umfasst 106 Exons und ist mit 2.200 kDA und 5000 Aminosäuren für die vollständige Mutationsanalyse recht umfangreich. Zahlreiche Hot-spot-Mutationen wurden für die MH in der N-terminalen Region und zentralen Abschnitten des Gens und für die CCD hauptsächlich im den C-Terminusbereich identifiziert (siehe Tabelle 1).
In unserem Institut werden 18 Abschnitte dieses RYR1 Gens mit der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) vervielfältigt und mittels denaturing high-performance liquid chromatographie (DHPLC) auf mindestens 95 der häufigsten Mutationen hin untersucht. Diese Mutationen werden bei etwa 25-35% der MH-Patienten identifiziert.

Tabelle 1: Hotspot- Mutationen für MH und CCD im RYR1 Gen

Exon	Kodon	Nukleotidwechsel Deletion	Aminosäure-wechsel	Phänotyp
6	163	cCGC-TGC	Arg-Cys	CCD
6	177	CGC-TGC	Arg-Cys	MH*
11	341	cGGG-AGG	Gly-Arg	MH
12	403	ATCc-ATG	Ile-Met	CCD
14	522	TAT-TCT	Tyr-Ser	MH
15	533	CGT-CAT	Arg-His	MH
15	552	tCGG-TGG	Arg-Trp	MH
17	614	aCGC-TGC	Arg-Cys	MH
17	614	CGC-CTC	Arg-Leu	MH
39	2129	GACg-GAG	Asp-Glu	MH
39	2163	cCGC-TGC	Arg-Cys	MH
39	2163	CGC-CAC	Arg-His	MH
39	2163	CGC-CCC	Arg-Pro	MH
39	2168	cGTG-ATG	Val-Met	MH
40	2206	ACG-AGG	Thr-Arg	MH
40	2206	ACG-ATG	Thr-Met	MH
44	2346	AGAGC^GTGGAggaGAACGCCAAT		MH
44	2350	cGCC-ACC	Ala-Thr	MH
44	2359	CGG-TGG	Arg-Trp	MH*
44	2375	GGG-GCG	Gly-Ala	MH
45	2428	GCC-ACC	Ala Thr	MH
45	2434	cGGA-AGA	Gly-Arg	MH
45	2435	CGC-CAC	Arg-His	CCD
45	2435	CGC-CTC	Arg-Leu	CCD
46	2452	gCGG-TGG	Arg-Trp	MH
46	2453	ATC-ACC	Ile-Thr	MH
46	2454	cCGC-TGC	Arg-Cys	MH
46	2454	CGC-CAC	Arg-His	MH
46	2458	cCGC-TGC	Arg-Cys	MH
46	2458	CGC-CAC	Arg-His	MH
62	3062	CCA-CCG	Pro-Pro	Polym.
70	3527	gCCC-TCC	Pro-Ser	arCCD mit minicores
95	4646	CTGCGG^TGTCtgagccTCCTGCATAC		CCD
100	4793	CTG-CCG	Leu-Pro	CCD
100	4796	TAT-TGT	Tyr-Cys	CCD
100	4811	GCT-ACT	Ala-Thr	CCD*
100	4825	gCGC-TGC	Arg-Cys	CCD
100	4826	cACC-ATC	Thr-Ile	MH
101	4849	Homolog zur ar congenitalen Myopathie	Val-Ile	arMY-CCD
101	4859	CTTCAAC^TTCttcCGCAAGTTCT		CCD
101	4861	CGC-CAC	Arg-His	CCD
102	4891	gGGT-CGT	Gly-Arg	CCD
102	4893	cCGG-TGG	Arg-Trp	CCD
102	4898	ATT-ACT	Ile-Thr	CCD
102	4899	tGGG-AGG	Gly-Arg	CCD
102	4899	GGG-GAG	Gly-Glu	CCD
102	4906	GCG-GTG	Ala-Val	CCD
102	4914	cAGG-GGG	Arg-Gly	CCD

Erweiterter Ausschnitt der RYR1-Mutations-Tabelle von HGMD (The Human Gene Mutation Database Cardiff). ar = autosomal rezessiv; * = Mutation noch nicht publiziert; Tabelle und Referenzen unter:

http://archive.uwcm.ac.uk/uwcm/mg/ns/1/120359.html