Genetiske årsaker til diskordans i tyroideasvar

Transkript

1 Genetiske årsaker til diskordans i tyroideasvar Sekvensvarianter(mutasjoner) som gir - euthyroid hypertyroksinemi, - tyreoideahormonresistens - non autoimmun hypo eller hypertyreose. Pasienten bør utredes for å unngå feil diagnose og potensiell skadelig behandling av antatt tyreoideasykdom.

2 Genfeil i : Tyroksin bindende proteiner- eutyreot hypertyroksinemi: Tyroksin bindeglobulin (TBG) -mangel / overskudd Transthyretin (prealbumin) Albumin: FDH- familiær dysalbuminemisk hypertyroksinemi Tyroideahormon reseptor beta (THRB) -Tyreoideahormonresistens TSH-reseptor inaktiverende og aktiverende mutasjoner non-autoimmun hypo- og hypertyroidisme

3 Tyroksin i plasma forekommer i fire former: 1. Bundet til Tyroksinbindende globulin:75-80%t4 : 70 % T3 2. Bundet til Transthyretin(prealbumin): 20-25%T4 3. Bundet til Albumin: : 5-10% T4 Fritt T4 : 0,03 %. Fritt T3: 0,3% : 20-35% T3

4 Genfeil i : Tyroksin bindende proteiner: Tyroksin bindeglobulin (TBG) -mangel / overskudd

5 TBG viktigste transport protein for tyroksin, dannes i lever TBG genet (SERPINA7) ligger på den lange armen av X- kromosomet (Xq22.2) og består av promotor og fire kodende exoner. Promotor regulerer transkripsjonen av TBG ved binding av transkripsjonsfaktorer fra lever. TBG har ett bindingssted for tyroksin, binder T4 med noe høyere affinitet enn T3.

6 TBG molekylets struktur. 395 aminosyrer Reaktiv loop ses i gult i molekylets intakte form. Proteaser klipper den reaktive sløyfen og det dannes et ekstra bånd sentralt i molekylets nye form. Endringen i form fører til at TBG får 6 ganger redusert affinitet for tyroksin. Konformasjonsendringen er ikke en av - på bryter for binding av tyroksin men snarere en modulasjon som fører til en ny likevekt mellom fritt og TBG-bundet tyroksin. Pappa et al Best Pract RES Clin Endocrin ol Metab x redusert affinitet for tyroksin

7 Blodprøvesvar ved TBG-mangel (Hormonlaboratoriet) Pasient M-29 år klinisk eutyreot TSH 1, ,6 (mie/l) Fritt T4 28, (pmol /l) T (nmol/l) Fritt T3 10,8 3,5-7,8 (pmol/l) T3 1,4 0,8-2,7 (pmol/l) TBG < (mg/l) Anti TPO <30 < 100 (IE/l) TRAS <1 < 1 (E/l) Delfia Siemens immulite Brahms LIA TBG-mangel/overskudd influerer på målemetoden for FT4 og FT3. Delfia metoden måler for høy FT4 og FT3 ved TBG-mangel. Ved TBG-mangel blir mer T4 bundet til Albumin og TTR. Delfia-metoden måler FT4 ved romtemperatur, det reduserer Albuminets affinitet for tyroksin. Ved de fleste andre målemetoder måles FT4 ved 37 C og er mindre påvirket av TBG- avvik. Ross et al Clin Chem 38/ (1992)

8 To fenotyper ved TBG mangel: komplett mangel på TBG skyldes oftest delesjoner eller nukleinsyre-substitusjoner som gir et for tidlig stopp-kodon og et trunkert mrna.(29 kjente varianter) Vi finner ikke målbar TBG < 5 mg/l hos menn. Kvinner har oftest halvparten av normal TBG-konsentrasjon ved disse gen-variantene men kvinner kan kompensere for lav TBGkonsentrasjon ved selektiv inaktivering av de muterte X- kromosomene. Kvinner kan ha mannlig ikke målbart TBG ved X-monosomi (Turner syndrom), ved homozygoti for mutasjonen eller ved selektiv inaktivering av de friske X-kromosomene.

9 To fenotyper ved TBG mangel: partiell mangel på TBG, skyldes oftest missens-mutasjoner: substitusjon av en nukleinsyre som endrer tripletten til å kode for en annen aminosyre. Menn har lav TBG, kvinner har lav normal TBG Prevalens av total + partiell TBG mangel hos gutter:1/4000

10 TBG-statistikk Hormonlaboratoriet TBG målt på kvinner og 3889 menn siden 2008 TBG <5 mg/l funnet hos 5 kvinner og 16 menn i løpet av 10 år Parameter /metode Pas 1 Siemens (Delfia) Pas 2 Roche (Delfia) T4 ( nmol/l) (47) (49) T3 ( 1,2-2,8 nmol/l) (1.0) (0,9) Pas 3 Arcitect (Delfia) fri T4( 8-21 pmol/l) 23,7 (28,2) 22 (26,8) 10 (31,6) frit3 (2,8-7 pmol/l) (4,1) (7,8) TSH (o,5-3,6 miu/l 1,91 (2,29) 0,76 (0,89) 0,33 (0,90) Tyreoideasvar hos tre pasienter med TBG-mangel. Delfia sammenlignet med andre metoder.

11 TBG-exess Skyldes duplikasjon eller triplikasjon av hele TBG genet Hemizygote menn har 2-3 ganger normal TBG konsentrasjon Total T4 er forhøyet, fri T4 og TSH er normal Familie 1 TBG T4 T3 fri T4 Fri T3 TSH Referanse mg/l 64,4-141,6 nmol/l 0,9-2,4 nmol/l 11,6-25,7 pmol/l 4,2-8,7 pmol/l Proband 6 months 72,5 429,9 3,0 20,6 7,5 3,8 Mor 47,7 200,8 3,8 24,5 6,6 0,5 Far 21,8 113,3 3,3 23,2 4,4 1,4 0,5-5,5 miu/l Mori et al. Endocrine j 1999,46(4), Østrogenbehandling er hyppigste årsak til forhøyet TBG. Hormonlaboratoriet har ikke funnet noen menn med TBG-exess.

12 Genfeil i : Tyroksin bindende proteiner: Tyroksin bindeglobulin (TBG) -mangel / overskudd Transthyretin (prealbumin)

13 Transthyretin (prealbumin) Transportprotein (127 AA) for % av T4 i plasma - har to bindingssteder for Tyroksin og binder T4 sterkere enn T3. - proteinet transporterer også A-vitamin.

14 Transtyretin molekylstruktur-to bindingsteder for T4 TTR er sammensatt av 4 monomerer med tilsammen 127 amino syrer. To monomerer danner en dimer. Kontakten mellom to og to dimerer danner en hydrofob lomme der to T4 binder seg. (T4 channel). Det første T4 molekylet har sterkere bindeaffinitet enn det andre; et negativt samarbeide om frisetting av T4 til vevene. Pappa et al Best Pract RES Clin Endocrin ol Metab. 2016

15 TTR-genet TTR-genet ligger på den lange armen til kromosom 18 og har 4 exoner. Genet er utrykt i lever, retinas pigmentepitel og plexus chorideus og er det viktigste T4- bindende protein i cerebrospinalvæsken. Det er rapportert 140 mutasjoner i dette genet hvorav de fleste leder til amyloidotisk cardiomyopati og polynevropati. Sekvenseres ved indikasjonen amyloidotisk sykdom TTR-varianter som gir eutyreot hypertyroksinemi er sjeldne. Sekvensering vil kun finne årsaken til diskordans i prøvesvar hos 2% av individene. Autosomal dominant arv

16 TTR-varianter som gir eutyreot hypertyroksinemi Kun to varianter har betydning: Alanin129Threonin Alanin129Valin Variantene øker affiniteten for tyreoideahormon 10 ganger Det er risiko for å finne mutasjoner som gir amyloidotisk sykdom som man ikke kan behandle En annen variant i samme codon: Alanin129Serin gir amyloidotisk polynevropati.

17 Blodprøvesvar ved TTR-varianter som gir eutyreot hypertyroksinemi Fordi TTR binder mye mer T4 enn T3, vil det gi seg utslag i en: selektiv økning av total T4 mens total T3 og fri T3 måles normal FT4 vil være forhøyet ved en ett trinns metode (eks Roche) FT4 nivået vil være normalt med to trinns metode (eks Delfia) Sekvens variant NM_ TSH T4 FT4 Roche FT4 Delfia T3 FT3 A129T N N N N A129V

18 Transthyretin-avvik det er beskrevet arvelig økt nivå. Økning i TTR kan også forekomme ved glucagonom og øycellekarcinom

19 Genfeil i : Tyroksin bindende proteiner: Tyroksin bindeglobulin (TBG) -mangel / overskudd Transthyretin (prealbumin) - feil Albumin: FDH- familiær dysalbuminemisk hypertyroksinemi

20 Albumin Albumin (585 AA)er det proteinet det er mest av i sirkulasjonen viktig for å opprettholde kolloid osmotisk blodtrykk Transport-protein for bl.a: fettsyrer aminosyrer steroider metaller mange legemidler høy bindingskapasitet for tyroksin - affiniteten for T4 og T3 er ganger lavere enn den til TBG - transporterer 5-10 % av T4 og 20-35% av T3 i plasma

21 Albumin-molekylstruktur T4 er bundet til fire bindingssteder. To høyaffinitets bindingssteder for tyroksin;t4(1) og T4(2). Disse er også de to hoved stedene for binding av medikamenter og fettsyrer. Konkurrerende binding. Pappa et al Best Pract RES Clin Endocrin ol Metab. 2016

22 Albumin-molekylstruktur T4 er bundet til fire bindingssteder. De vanligste mutasjonene ved Familiær dysalbuminemisk hypertyroksinemi sitter i bindingssted T4(1) Pappa et al Best Pract RES Clin Endocrin ol Metab. 2016

23 Albumin-genet Ligger på kromosom 4 Promotor og 14 kodende exoner Promotor binder transkripsjonsfaktorer fra lever som regulerer gen ekspresjonen I sykdomsdatabasen HGMD er det rapportert 93 sykdomsgivende mutasjoner. De fleste leder til albuminvarianter som bis-albuminemi samt an-albuminemi. Variantene som gir FDH sitter hovedsakelig i exon 7 men det er funnet èn annen variant hos en Thai familie i exon 3. Hos denne familien er det kun funnet forhøyet total T3 i blodprøver.

24 Endring av sidekjedene i aminosyre 242 og 246 endrer konformasjonen i bindingssted T1 og leder til at Tyroksin bindes ganger sterkere Familiær dysalbuminemisk hyperthyroksinemi (FDH) Prevalens varierer mellom 2:100(Latin-Amerika) og 1:10.000(Danmark) FDH er sjelden hos individer med Afrikansk og Asiatisk herkomst. -Arg242 His varianten er vanligst, den gir økt TT4, normal sensitivitet for T3 -Arg242Pro varianten gir meget økt T4 -Arg242 Ser gir moderat forhøyet T4 og lett forhøyet T3 Exon Kodon NM_ TSH T4 FT4 ensteps FT4 To-steps/ dialyse T3 FT3 rt3 7 Arg242His (218) N N N ( ) (N) 7 Arg242Pro(218) N N 7 Arg242Ser(218) N N 7 Arg246Iso(222) N N N 3 Leu90Pro (66) N N N

25 FT4 målt med ulike metoder hos pasienter med FDH Cartwright et al, Clinical Chemistry 2009; 55: Schoenmakers et al J Clin Endocrinol Metab, July 2014, 99(7):E1381 E1386 To steps (tilbaketitrerende) metoder gir best resultater sammenlignet med gullstandard som er dialyse. Det er imidlertid unntak da vi ser at Access som er en tosteps assay gir falskt forhøyet FT4.

26 FDH-sekvenseringer utført på Hormonlaboratoriet prøver fra Sverige, 30 prøver fra Norge. i prøver fra Sverige fant vi 25 (41%) FDH i prøver fra Norge fant vi 6 (20%) FDH Hovedsakelig Arg 242 His varianten Tre i en familie med navn fra Bosnia/Croatia, sendt fra Sahlgrenska sh Varianten Arg246Iso - tidligere funnet i èn Somalisk og èn Croatisk familie Èn pas fra Malmø med arabisk navn: Varianten Arg242Cys - ikke validert (tre andre varianter i samme AA gir FDH).

27 27 år gammel mann av kinesisk herkomst henvist tyreoideapoliklinikken. Aker sh Utredet grunnet palpitasjoner og tidvis rask puls Mor har normal tyreoideafunksjon, far ikke testet. f 1990 TSH 0,5-3,6 miu/l FT4 Roche 8-21 pmol/l FT3 Roche 2,8-7 pmol/l FT4 Delfia 8-21 pmol/l Total T nmol/l Prøvesvar 1,8-0,97 32,4-37,5 5, TRAS:neg, Anti-TPO: neg, TBG:normal Sekvensering av Alb - genet viste FDH: Arginin 242 Histidin

28 Genfeil i : Tyroksin bindende proteiner: Tyroksin bindeglobulin (TBG) -mangel / overskudd Transthyretin (prealbumin) - feil Albumin: FDH- familiær dysalbuminemisk hypertyroksinemi Tyroideahormon reseptor beta (THRB) -Tyreoideahormonresistens

29 Crystal Structure of T3-bound Thyroid Hormone Receptor Nascimento AS J Mol Biol Jul 14;360(3): Epub 2006 May 19. THR-Tyreoidea hormon reseptor Kjernereseptor med ett DNA bindende og ett hormon-bindende domene, Genet for THRβ sitter på kromosom 3, genet for THRα sitter på kromosom 17

30 T 3 -regulering av cellefunksjon CoR Når T3 ikke er tilstede: bindes TR(tyreoidea hormon reseptor) til RXR ( retinoid X reseptor) Denne reseptor-dimeren fester seg til TRE (tyreoidea hormon respons element) på DNA og rekrutterer CoR (Co repressor) som leder til genet ikke avleses. TR RXR DNA

31 T3 setter seg på tyreoideahormon-reseptor i cellekjernen. Det leder til nydanning av proteiner som er nødvendig for metabolismen. T 3 -regulering av cellefunksjon Når T3 er tilstede : CoA T 3 T 3 T 3 TR RXR dejodinase DNA transkripsjon mrna T 4 T 4 translasjon protein

32 Tyreoideahormon β resistens skyldes mutasjoner i genet for tyreoideahormonreseptor β mutert reseptor binder dårligere til T3 eller RXR. prevalens 1/ funnet >170 ulike mutasjoner. Oppdages ikke ved nyfødtscreeningen da TSH oftest er normal. den samme mutasjonen kan ha ulik fenotype innen samme familie. mutasjon i ett allel inhiberer aktiviteten i det andre allelet - dominant negativ effekt hos ca 15 % av familiene med arvelig THRβ resistens kan man ikke finne mutasjoner i genet for THRβ muligens kan feilen sitte i en co-faktor som medierer TH aksjonen 37

33 Kliniske kjennetegn Variable symptomer, mange er klinisk eutyreote Barn Barn og Voksne Hyperaktivitet( 50 %) Hjertebank (33-75%) Lærevansker (50%) Diffust struma (66-95 %) Forsinket vekst Varmeintoleranse Hyppige ØNH infeksjoner Lav kroppsvekt Søvnproblemer Uro Redusert hørsel (10-20 %) Lærevansker, forsinket vekst og struma = symptomer på hypotyreose Hjertebank, søvnvansker, uro og vekttap = symptomer på hypertyreose 38

34 Vevs-spesifikke forskjeller i nivåene av THRa og THRb Svært lavt uttrykk av THRa i hypofyse, lever, ben-substans Høy ekspresjon av THRa i hjerte- og skjelettmuskel T3 Lever er hypotyreot Hjertet er hypertyreot Zhang et al. Mol Endo 2002;16:2077

35 THRβ - resistens. Kontroll av resultater fra Tromsø sh fra pike på 5 år med hjertebank Analyser Resultater Referanseverdier TSH ,6 (mie/l) Fritt T4 58, (pmol /l) T (nmol/l) Fritt T3 25,8 3,5-7,8 (pmol/l) T3 4,9 0,8-2,7 (pmol/l) Anti TPO <35 < 35 (IE/l) TRAS <1 < 1 (E/l) Delfia Bekreftet tyreoideahormonresistens ved mutasjonsanalyse. 40

36 Tyreoideahormon-reseptor beta - genet Kromosom 3, 10 exoner. Exon 1 og 2 er promotor De fleste mutasjonene er funnet i Hot-spots i hormonbindende område Sekvensering av DNA i det hormonbindende område Utvidet test: sekvensering av DNA bindende område Kromosom 3 >250 kb TRb1 461 as NH 2 DNAbindende hormonbindende COOH Hot-spots for mutasjoner

37 364 THRβ sekvensert ved Hormonlaboratoriet 2008 til sekvenseringer for svenske rekvirenter.funn: 33(22,3%) mutasjoner 194 sekvenseringer fra norske rekvirenter. Funn: 41(21,1%) mutasjoner 22 sekvenseringer fra Danmark Vi ønsker: 3 ml EDTA plasma og kliniske opplysninger TSH, FT4, FT3 viser diskordans målt med minst to målemetoder svar på T4, T3 og TBG prøveverdiene skal oppgis ved rekvirering av DNA analyse. send alternativt serum for måling av tyreoideahormonfunksjon på Hormonlaboratoriets metoder

38 Genfeil i : Tyroksin bindende proteiner: Tyroksin bindeglobulin (TBG) -mangel / overskudd Transthyretin (prealbumin) - feil Albumin: FDH- familiær dysalbuminemisk hypertyroksinemi Tyroideahormon reseptor beta (THRB) -Tyreoideahormonresistens TSH-reseptor inaktiverende og aktiverende mutasjoner kongenitt non-autoimmun hypotyroidisme kongenitt non-autoimmun hypertyroidisme

39 Kongenitt non- autoimmun hypotyreose Medfødt hypotyresose skyldes oftest feil i gener som er nødvendig for normal dannelse av tyreoidea (85%)eller feil ved dannelse av TSHB, TG eller TPO, eller det kan være feil i jod - klor kanalen i tyreoideas follikkelceller. Mutasjoner i TSHR er sjelden, men nyfødt screening har ført til at man nå oppdager flere milde former for kongenitt hypotyreose Inaktiverende genfeil i TSHR varierer i utrykk - manifest nonautoimmun hypothyreose, prevalens ved fødsel 1/ subklinisk nonautoimmun hypothyreose, prevalens ved fødsel er ukjent definert som mild hyperthyrotropinemi med en euthyroid tilstand klinisk

40 TSH reseptor en G-protein koblet reseptor Leucine rich repeats Thyreoidea

41 TSHR-genet har 10 exoner og ligger på kromosom 14 Ligner på andre Hormonreseptorer. Det er beskrevet > 60 inaktiverende mutasjoner som ligger spredt i hele genet. 32 aktiverende mutasjoner i transmembranalt område

42 Partiell mild Normal Normal Autosomal Dominant Inaktiverende TSHR mutasjoner gir resistens for TSH - assosiert med ulike kliniske og biokjemiske fenotyper avhengig av graden av hemming av reseptor-funksjon. Grad av TSH TSH FT4 Ultralyd tyreoidea Arv resistens Komplett Lav Betydelig hypoplasi Autosomal Ressesiv Partiell moderat Normal Mild hypoplasi eller normal Autosomal Ressesiv

43 Heterozygote inaktiverende varianter i TSHR gir sub klinisk hypotyreose funn av inaktiverende TSHR mutasjoner hos Anti TPO negative individer med SCH varierer i ulike studier mellom 11% -29% barn som er heterozygote bærere av TSHR varianter viser normal vekst og neuropsykologisk utvikling uavhengig av om de får L-T4 behandling eller ikke SCH hos individer som er heterozygote for TSHR mutasjoner har en stabil kompensert tilstand der tyroidea dysfunksjonen ikke krever behandling Vigone et al. Clin Endocrinol (Oxf) May 31

44 Sykehistorie TSH-resistens svensk familie Kliniske opplysninger: Far 52 år og to døtre med høy TSH og høy FT4, en datter på 22 år har fått Levaxinbehandling fra 14 års alder. DNA fra far sekvensert i 2009 DNA fra en datter sekvensert i 2015

45 TSHR exon 6 : c.528_531dupcaat Villtype Mutert Rammeforskyvning fra AA 178 med prematurt stopp kodon: ATG i AA 179 En ikke validert variant rs med allel- frekvens 0,0027 % Høyt konservert Aminosyre i alle spesies Konklusjon: sannsynlig patologisk mutasjon

46 Aktiverende mutasjoner i TSH-reseptor: Somatiske multinodulær toksisk knutestruma - utgjør ca 20 % av hypertyreose autonomt adenom - utgjør ca 10 % av hypertyreose Kongenitt non autoimmun hypertyreose - sannsynligvis underdiagnostisert og oppfattet som TRAS-neg Graves sykdom familiær, autosomal dominant arv det er beskrevet 20 ulike mutasjoner hos 83 kvinner og 63 menn symptomdebut 18 mndr -60 år sporadisk, nyoppstått det er beskrevet 10 ulike mutasjoner hos 16 pasienter med symptomdebut 0-11 mndr

47 TSHR sekvensert ved Hormonlaboratoriet 2008 til utførte sekvenseringer 14 fra Norge En pasient med TSH 2,2-9,4, FT4:20-22 pmol/l Funn: variant av ukjent betydning (VUS)c.1532C>T, allelfrekvens 0,0045% 11 fra Sverige To pasienter; far og datter med høy TSH og høy FT4 Funn : sannsynlig inaktiverende variant c.528_531dupcaatp.178glnfs*2 allel- frekvens 0,0027 %

48 Genetiske årsaker til diskordans i tyreoideaprøver Gen /Parameter TSH FT4 En steps FT4 To-steps FT3 TT4 TT3 TBG TBG-mangel N N <5 Anti-TPO TRAS TTR mutasjon N N N N Albumin (FDH) N N N ( ) N ( ) THRB T3 - resistens N TSHR Inaktivering N N neg neg Aktivering N N neg neg