Study of GNRHR gene in isolated hypogonadotropic hypogonadism and constitutional delay of growth and puberty

Mutações inativadoras do receptor de GnRH (GNRHR) são a causa genética mais frequente de hipogonadismo hipogonadotrófico isolado (HHI) normósmico. Os genes envolvidos da patogênese do HHI, incluindo o GNRHR, estão associados a um amplo espectro fenotípico, variando de HHI parcial a completo. O atraso constitucional do crescimento e desenvovimento (ACCD) poderia constituir uma variante fenotípica leve do HHI. Neste estudo avaliamos a frequência de mutações no gene GNRHR em pacientes com HHI normósmico e ACCD, bem como correlacionamos o genótipo/fenótipo nesses pacientes. Além disso, avaliamos o efeito fundador de uma mutação do GNRHR (p.R139H) frequente na população brasileira com HHI normósmico. Para esse estudo, selecionamos 116 pacientes com HHI normósmico e 51 com ACCD. Um grupo de 130 indivíduos com desenvolvimento puberal normal foi utilizado como controle. A região codificadora do gene GNRHR foi amplificada por PCR e sequenciada. Análises in silico e in vitro foram realizadas nas duas novas variantes (p.V134G e p.Y283H). Três marcadores de microssatélites (D4S409, D4S2387, D4S3018) foram amplificados e analisados nos pacientes portadores da mutação p.R139H, familiares e controles. No grupo de HHI normósmico, nove mutações (p.N10K,p.Q11K, p.Q106R, p.R139H, p.C200Y, p.R262Q, p.Y284C, p.Y283H, p.V134G) foram identificadas em onze pacientes (9,5%). Entre as mutações identificadas no GNRHR, duas foram descritas pela primeira vez no estudo atual: p.Y283H e p.V134G, cuja análise in vitro demonstrou inativação completa do receptor. Em geral, uma boa correlação genótipo-fenótipo foi observada. Pacientes portadores de mutações inativadoras apresentavam HHI completo e mutações com perda parcial de função causavam HHI parcial, incluindo dois pacientes que evoluíram com reversão do hipogonadismo após reposição androgênica. Por outro lado, não houve diferença fenotípica entre os casos com e sem mutação do GNRHR. Análise de ancestralidade genética da mutação p.R139H demonstrou que todos os casos brasileiros apresentaram o mesmo haplótipo, sugerindo que a mutação p.R139H possui um ancestral comum na população brasileira. Por outro lado o caso familial proveniente da Polônia apresentou apenas um marcador em comum com as famílias brasileiras e estudos mais abrangentes seriam necessários para determinar a origem da mutação p.R139H em indivíduos não Brasileiros. Na casuística de ACCD apenas a mutação p.Q106R foi identificada no gene GNRHR em heterozigose em um paciente. Em conclusão, o GNRHR foi o gene mais comumente afetado, apresentando uma boa correlação genótipo-fenótipo, e deve ser o primeiro candidato para análise genética em HHI normósmico. Os resultados sugerem que a mutação p.R139H possui um ancestral comum na população brasileira. Mutações no GNRHR parecem não estar envolvidas na patogênese do ACCDGnRH receptor (GNRHR) inactivating mutations are the most common genetic cause of normosmic IHH. The genes involved in the IHH, including GNRHR, have been associated with a large phenotypic spectrum, varying from partial to complete IHH. Constitutional delay of growth and puberty (CDGP) might represent a mild phenotypic variant of IHH. In this study we investigated novel variants and characterized the frequency and phenotype-genotype correlation of GNRHR mutations in normosmic IHH and CDGP patients. Additionally, we determined de cause of the recurrence of GNRHR p.R139H mutation in patients with normosmic IHH. We studied 116 patients with normosmic IHH and 51 with CDGP. The control group was composed by 130 adults with normal pubertal development. The coding region of GNRHR was amplified and automatically sequenced. The two novel variants identified (p.Y283H, p.V134G) were submitted to in silico and in vitro analysis. Three microsatellite markers (D4S409, D4S2387, D4S3018) were amplified by PCR and analyzed in the patients with the p.R139H mutation. In the CDGP group, the previously described mutation p.Q106R was identified in the heterozygous state in one boy. The p.Q106R mutation has been identified in heterozygous state in individuals with normal pubertal development and does not appear be involved on the CDGP phenotype in this patient. In the normosmic IHH group, nine variants were identified (p.N10K, p.Q11K, p.Q106R, p.R139H, p.C200Y, p.R262Q, p.Y284C, p.Y283H, p.V134G) in eleven patients (9.5%). In vitro analysis of the novel variants p.Y283H and the p.V134G demonstrated that both of them cause complete loss of function of the receptor. The founder effect study revealed that all the p.R139H affected Brazilian patients presented the same haplotype, suggesting that the this mutation has a common ancestor in the Brazilian population. Nevertheless the affected Polish family presented a different haplotype, with only one marker in common with the Brazilian families and further studies would be necessary to determine the origin of the p.R139H mutation in the European population. In conclusion this study demonstrated that GNRHR was the most commonly affected gene in normosmic IHH, with a good genotype-phenotype correlation, and should be the first candidate gene for genetic screening in this condition. The results of the founder effect study suggested that the p.R139H mutation has a common ancestor in the Brazilian population. Finally, mutations in the GNRHR do not appear to be involved in the pathogenesis of CDG