Mutation and polymorphismen in the cardiac Troponin T gen in patients with hypertrophic cardiomyopathy

In den letzten Jahrzehnten ist die Kenntnis über die genetische Ursache kardiovaskulärer Erkrankungen belegt worden. Die hypertrophe Kardiomyopathie, die hier in der vorliegenden Arbeit untersucht wird, ist eine weltweit vorkommende primär myokardiale Herzerkrankung mit linksventrikulärer Hypertrophie, Strukturverlust (disarray) der Myozyten sowie Myofibrillen und interstitieller Fibrose. Sie ist die häufigste Todesursache unter jungen Leistungssportlern und bedingt Mortalität und Morbidität in den höheren Altersstufen. Die klinische Progression ist sehr langsam und die Ausprägung der Symptome sehr variabel, mit dem höchsten Risiko am plötzlichen Herztod in Folge von Kammerflimmern zu versterben. Auch kommen in betroffenen Familien mit sicherem genetischen Überträgerstatus asymptomatische Verläufe vor. Sie wird in 50% der Fälle autosomal-dominant vererbt. Die genetische Ursache liegt in Genen, welche ausnahmslos für Proteine kodieren, die direkt oder indirekt als „Motorproteine“ oder an der Kontrolle der Motilität der dünnen und dicken Filamente der Herzmuskulatur beteiligt sind. Dies sind zum Beispiel die schwere Kette des kardialen ß-Myosins, das Troponin T, das a-Tropomyosin, das Myosinbindungsprotein C und weitere. Dies führte zu der allgemeingültigen Definition, dass HCM eine Erkrankung des Sarkomers ist. Im kardialen Troponin T Gen berichteten zuerst Thierfelder et al. (1994) und Watkins et al. (1995a) über Mutationen bei familiärer hypertropher Kardiomyopathie. Hierbei wurden zumeist kleinere Familien mit mehreren manifest erkrankten Personen, manchmal auch nur die Indexpatienten in den betroffenen Familien und gelegentlich auch sporadische Fälle untersucht. Annahmen zur prozentualen Verteilung der Mutationen im TNNT2 stützen sich bisher nur auf diese aufgefundenen Familien. Die prozentuale Verteilung wird daher basierend auf diese Daten für TNNT2 auf ca. 15-20 % geschätzt [Watkins et al. (1995a), Marian et al. (2001)]. Insgesamt konnten bis heute 27 Mutationen identifiziert werden. Die zum Zeitpunkt der Studie ausschließlich vorliegenden Ergebnisse an Familien mit hypertropher Kardiomyopathie, veranlassten uns zu untersuchen, wie häufig Mutationen im kardialen Troponin T-Gen in einem unabhängigen, konsekutiven Patientenkollektiv mit HCM eines Überweisungskrankenhauses sind. Diese Arbeit untersuchte 63 konsekutive, nicht verwandte Patienten mit hypertropher Kardiomyopathie mit und ohne Obstruktion der Ausflussbahn auf mögliche Mutationen im TNNT2-Gen im Exon 2-16 incl. Exon-Intron-Grenzen mittels PCR- SSCP-Analyse. Die Diagnose der Patienten basierte auf Klinik (Ausschluss anderer Hypertrophieursachen) nach international anerkannten Kriterien (Literatur), 24h-EKG, Echokardiographie (LVH Septum > 13 mm) und Angiographie. Patienten, bei denen bereits eine Myektomie durchgeführt wurde, wurden unabhängig von echokardiographischen Kriterien akzeptiert. Zusätzlich wurden 2 Kontrollgruppen bestehend aus 48 Personen mit dilatativer Kardiomyopathie und 46 Personen eines Normalkollektivs auf die gleichen Abschnitte hin untersucht. Es konnten 11 genetische Varianten im Intron-Exon-Bereich 34, 6, 8, 9, 10, 12, 14, 15 und 16 identifizieren. Es fanden sich somit zwei Mutationen, die jeweils eine Aminosäuresubstitution (Arg278Pro, Lys253Arg) zur Folge hatten. Die anderen identifizierten Varianten waren zwei Einzelbasenaustausche im Exon ohne AS-Austausch (Ser69Ser, Ile106Ile), eine 1-Bp Deletion [IVS9 –97 (CCCCC/CCCC)], vier Einzelbasensubstitutionen im Intron [IVS3 –11 (CTTCT)1/(CTTCT)2, IVS5 –49 G/A, IVS11 –32 A/C, IVS14 –33 T/C] und zwei 3‘UTR- Einzelbasenaustausche (+6 C/T 3‘UTR, +67 G/A 3’UTR. Die Exone 2, 5, 7, 11 und 13 zeigten keine genetische Variabilität. Der c2-Test zeigte in keinem der Kollektive eine signifikante Abweichung der beobachteten von der erwarteten Genotypenhäufigkeit. Es wurde keine in der Lieratur beschriebene Variante in unseren Kollektiven nachgewiesen. Im kardialen Troponin T Gen führten zuerst Thierfelder et al. (1994) und Watkins et al. (1995a) molekulargenetische Untersuchungen durch. Die prozentuale Verteilung der Mutationen im TNNT2 stützte sich bisher nur auf diese Daten, so dass die prozentuale Verteilung für TNNT2 auf ca. 15-20 % geschätzt wurde. Die 11 von uns identifizierten Varianten waren bis dato noch nicht bekannt, wobei wir in unserem Kollektiv auch keine bisher beschriebene Variante ermitteln konnten. Auch durch das erweiterte Mutationsscreening der Arbeitsgruppe mit 108 HCM-Patienten [Erdmann et al. (2003)] konnten keine weiteren Varianten identifiziert werden. Daraus lässt sich schließen, dass der prozentuale Anteil der krankheitsverursachenden Wirkung von Troponin T Mutationen bei HCM noch nicht endgültig und vollständig erfasst werden kann. Es werden noch neue Mutationen durch ein erweitertes Screening folgen. Durch die erweiterte Kenntnis der Pathomechanismen werden in zukünftigen Untersuchungen genaue klinische Charakterisierungen in Kombination mit molekulargenetischen Daten als auch umweltbeeinflussende Faktoren (Noxen, Viren) in die Beurteilung der Erkrankung mit einbezogen werden, was das Therapiemanagement der Betroffenen optimiert.Defects in sarcomeric protein genes are known to cause hypertrophic cardiomyopathy (HCM). Mutation types and frequencies in large cohorts of consecutive and unrelated patients have not yet been determined. We, therefore, screened HCM patients for mutations in the cardiac troponin T (TNNT2). HCM was diagnosed in 64 consecutive patients by echocardiography (septum >13 mm, septal/posterior wall >1.3 mm), angiography, or based on a state after myectomy. 2 different control groups were included in the mutation screening, too. We also screened 48 persons with dilated cardiomyopathy (DCM) and 46 normal persons from a public blood donator laboratory. Mutation sreening based on single-strand conformation polymorphism analysis followed by DNA-sequencing. 11 genetic variants were identified in the whole population. 2 mutations with a amino acid change (Arg278Pro in one HCM patient and 2 daughters; Lys253Arg in one DCM patient and 1 control member), 2 single-base substitutions with non amino acid change (Ser69Ser, Ile106Ile), a 1Bp-deletion (IVS9 –97 (CCCCC/CCCC)), 4 single base substitutions (IVS3 –11 (CTTCT)1/(CTTTCT)2; IVS5 –49 G/A; IVS11 –32 A/C; IVS14 –33 T/C) and 2 variants in the 3`UTR region (+6 C/T 3ÙTR; +67 G/A 3ÙTR). In our mutation screening we did not find any of the published mutations. The conclusion is that systematic mutation screening in large samples of HCM patients leads to a genetic diagnosis in about 30% of unrelated index patients and in about 57% of patients with a positive family history. The more patients are screened the more different muations will be detected