Hypertrofische obstructieve cardiomyopathie
Familiaire hypertrofisch obstructieve cardiomyopathie (HOCM) kent een variabel cardiaal klachtenpatroon, waarbij plotse hartdood bij voorheen asymptomatische jonge mensen een significant kenmerk is. De aandoening is genetisch heterogeen en heeft een autosomaal dominant overervingspatroon. In HOCM families zijn inmiddels vele verschillende mutaties geïdentificeerd in de genen coderend voor het ß-myosine heavy chain, het troponine-T, het a -tropomyosine of het myosine binding protein-C, welke gelokaliseerd zijn op respectievelijk chromosoom 14q11, 1q3, 15q2 en 11p11.2. DNA-diagnostiek, bestaande uit koppelingsonderzoek in combinatie met mutatiescreening, is zinvol ter identificatie van asymptomatische gendragers.

Pathologie, symptomen en kliniek
HOCM wordt gekenmerkt door een progressieve hypertrofie, die zich voornamelijk voordoet in het interventriculaire septum en kan op grond van electro- en echocardiografie bevindingen afgegrensd worden van gedilateerde cardiomyopathie. Histopathologisch worden gehypertrofieerde myocyten gezien. Klinische manifestaties variëren van geen symptomen tot klachten als dyspnoe, angina pectoris, pijn op de borst en syncope. Plotselinge dood bij voorheen asymptomatische jonge mensen en atleten moet in vele gevallen toegeschreven worden aan HOCM..

De sarcomeer is de contractiele eenheid van de (hart)spier en bestaat uit ca. 11 verschillende componenten. De samenhang tussen deze eiwitten (waarvan een aantal schematisch is weergegeven in figuur 1) is als volgt. De dikke filamenten bestaan uit enige honderden staart aan staart gebonden ß-myosine heavy chain (MHC) moleculen, terwijl de dunne filamenten zijn opgebouwd uit een in elkaar verstrengelde helix-structuur van actine, het troponine-T, I en C complex en het a -tropomyosine. Het globulaire gedeelte van het ß-MHC bindt aan het actine. Het myosine binding protein-C (MyBP-C) bindt enerzijds aan het ß-MHC en anderzijds aan het titine in de elastische filamenten. Wanneer binnen deze complexe eiwit-structuur één van de componenten gemuteerd is, kan verwacht worden dat stoichiometrie en structuur van de sarcomeer verstoord raken. Voor de continu belaste hartspier kan dit een progressieve compensatoire hypertrofie tot gevolg hebben.

Koppelingsonderzoek en gendefecten
In ca. 50% van de gevallen blijkt HOCM erfelijk te zijn. Enkele jaren geleden vond men bij een aantal HOCM families koppeling met markers op chromosoom 14q11. In deze regio bevindt zich onder meer het ß-MHC gen, waarin mutaties werden geïdentificeerd. Eind 1995 waren meer dan 40 verschillende mutaties gekarakteriseerd, welke verspreid liggen over de verschillende exonen van het globulaire deel van het ß-MHC gen (figuur 2a). In intronen zijn polymorfismen gevonden (respectievelijk twee CA repeats en een RFLP) welke zeer bruikbaar zijn voor koppelingsonderzoek. Genetische heterogeniteit van HOCM was al spoedig duidelijk aangezien minder dan de helft van de HOCM familie koppeling vertoont met het ß-MHC locus. Anticiperend op de mogelijke betrokkenheid van de andere sarcomeer componenten werd bij een aantal van die HOCM families koppeling gevonden met markers DI5SI25 en DI5SI69 op chromosoom 15q2, waar zich op respectievelijk 4 cM en 8 cM afstand het a -tropomyosine gen bevindt. In dit gen (zie figuur 2b) zijn inmiddels ook mutaties geïdentificeerd, die voor het ontstaan van de aandoening verantwoordelijk kunnen worden gesteld. Bij een aantal andere HOCM families werd koppeling gevonden met markers op chromosoom 1q3 (FI3B, DI5S53, REN). In dit gebied is het troponine-T gen gelokaliseerd. Ook in dit gen werden pathologische mutaties geïdentificeerd welke voornamelijk gelokaliseerd zijn in het gebied dat bindt aan het a -tropomyosine en de troponine C en I eiwitten (figuur 2c). Het troponine-T heeft isovormen (door alternatieve splicing bepaald), waarvan de expressie in de verschillende weefsels nog varieert. Dit kan een complicerende factor zijn bij de interpretatie van pathologische mutaties. Voorlopig wordt geschat dat in ca. 25% van de HOCM families mutaties in het a -tropomyosine of troponine-T verantwoordelijk zijn voor de ziekte. Recent is bij een aantal HOCM families, die geen koppeling te zien gaven met bovengenoemde loci, wel koppeling gevonden met markers op 11p11.2. Het gen coderend voor het al eerder genoemde MyB-C protein bleek in deze regio te liggen, en zeer recent zijn ook hierin mutaties aangetoond. Wanneer uit de familie-anamnese blijkt dat HOCM uitsluitend via de maternale lijn en met een opvallend variërende expressie overerft, moet gedacht worden aan mitochondriële gendefecten.

Voorwaarden voor DNA-diagnostiek bij FHOCM
Gezien de genetische heterogeniteit en variabele expressie van HOCM is DNA onderzoek pas zinvol als aan een aantal voorwaarden is voldaan:

1. Bij de index-patiënt(en) moet door klinisch onderzoek overtuigend een hypertrofische obstructieve cardiomyopathie zijn aangetoond. Een gedilateerde of rechter ventrikel cardiomyopathie, welke een vergelijkbare symptomatologie kunnen hebben en ook erfelijk kunnen voorkomen, moeten zijn uitgesloten.
2. Er is een positieve familie-anamnese nodig met minstens 2 aangedane personen. De doodsoorzaak van overleden familieleden dient nadrukkelijk nagevraagd te worden. Asymptomatische familieleden at risk moeten minstens electro- en echocardiografisch onderzocht zijn/worden.

Wanneer families voldoende groot zijn, wordt gestart met intragene haplotypering van het ß-MHC-gen wordt mutatie-screening van het ß-MHC gen in gang gezet. Hiertoe wordt via RT-PCR het globulaire deel van het ß-MHC (exon 2 t/m 24) geamplificeerd en in 3 à 4 gedeeltes gesequenced. Wanneer het ß-MHC uitgesloten is, wordt het onderzoek vervolgd met een haplotypering van de a -tropomyosine en de troponine-T loci. Afhankelijk van de resultaten wordt getest op de in figuur 2b en 2c aangegeven mutaties in de respectievelijke genen. Wanneer deze voorlopige mutatie analyse niets oplevert wordt overwogen om via RT-PCR het gehele cDNA van deze genen verder te screenen. Haplotypering en mutatie screening van het MyoBP-C-gen en uitgebreidere mutatiedetectie van de andere genen worden op researchbasis ontwikkeld en zullen t.z.t. in het diagnostisch pakket worden opgenomen.

Mitochondriële cardiomyopathie
Mitochondriële cardiomyopathieën vinden hun oorzaak in defecten van de ademhalingsketen en mutaties in het mitochondriële DNA. De ademhalingsketen is opgebouwd uit 5 enzymen-complexen, die gelokaliseerd zijn in de mitochondria. Deze complexen produceren het grootste deel van het ATP, dat nodig is voor een normale celfunctie. Het mitochondriële DNA is circulair en beslaat 16.659 nucleotiden. Het bevat de genen, coderend voor 13 eiwitten van de ademhalingsketen en 22 tRNA-genen en 2 rRNA-genen, nodig voor de translatie van de eiwitcoderende genen. Het nucleaire genoom codeert voor de ongeveer 70 andere eiwitten in de enzymcomplexen. Defecten in de enzymen van de ademhalingsketen manifesteren zich met name in organen met een hoge energiebehoefte, zoals skeletspieren, hersenen en het hart. Immers, 30% van het hartvolume bestaat uit mitochondria. Deficiënties van de complexen I, III en IV van de ademhalingsketen zijn aangetoond bij hypertrofische en gedilateerde cardiomyopathieën . Bij een aantal mitochondriële ziektebeelden zijn mutaties in het mitochondriële DNA aangetoond. Kenmerkend voor deze mutaties, met uitzondering van grote de novo deleties en duplicaties, is een maternaal overervingspatroon. Typerend voor mitochondriële mutaties zijn verder de heteroplasmie (het naast elkaar bestaan van gemuteerd en normaal mitochondrieel DNA) en het drempeleffect (de manifestatie van een mitochondriële DNA-mutatie in weefsels is afhankelijk van de verhouding gemuteerd/normaal mitochondrieel DNA). Bij een aantal specifieke syndromen, zoals MELAS (Mitochondrial Encephalomyopathy, Lactic Acidosis and Stroke-like episodes) en MERFF (Myclonic Epilepsy and Ragged Red Fiber Disaese) komen zowel de hypertrofische als de gedilateerde vorm voor en bij Kearns-Sayre alleen de gedilateerde. Bij deze syndromen zijn mitochondriële mutaties aangetoond.

DNA-diagnostiek bij mitochondriële cardiomyopathie.
Analyse van het mitochondriële DNA wordt aangeboden voor gedilateerde, hypertrofische en restrictieve cardiomyopathie. Met name is dit van belang voor familiaire gevallen, waarbij sprake is van maternale overerving. Gezien het grillige expressiepatroon van mitochondriële defecten worden ook individuele gevallen en families met onduidelijke overerving getest. Deze diagnostiek wordt niet aangeboden als uit de overerving blijkt dat betrokkenheid van het mitochondriële DNA kan worden uitgesloten (man-man transmissie) of als er al een andere oorzaak van de cardiomyopathie is aangetoond. In eerste instantie wordt getest op mitochondriële deleties en duplicaties en puntmutaties, die gevonden worden bij syndromen, waarbij de cardiomyopathie een van de symptomen is. Daarnaast wordt getest op puntmutaties die zijn gevonden bij patiënten met alleen hypertrofische of gedilateerde cardiomyopathie. In het kader van een researchproject wordt ook naar nieuwe mutaties gezocht, maar dit valt buiten het diagnostisch protocol. De analyses worden in eerste instantie uitgevoerd op DNA uit bloed, maar het zal duidelijk zijn dat door verschillen in heteroplasmie tussen de weefsels de kans op het vinden van een defect het hoogst is in het aangedane weefsel.

Henk Meijer en Bert Smeets
DNA-diagnostiek Maastricht