Best Disease and Bestrophinopathies

Mutace v genu BEST1 jsou kauzálně spojeny s rostoucím počtem dědičných očních onemocnění, která byla souhrnně označena jako „bestrofinopatie“. Ty zpočátku zahrnovaly dědičná degenerativní onemocnění sítnice, včetně Bestovy vitelliformní makulární dystrofie (BVMD, známé také jako Bestova nemoc), jednoho z nejčastějších dědičných makulárních onemocnění, autozomálně recesivní bestrofinopatie (ARB) a autozomálně dominantní vitreoretinochoroidopatie (ADVIRC) a dalších. Mutace BEST1 se však podílejí i na složitějších očních onemocněních s postižením předního segmentu, konkrétně na autozomálně dominantní mikrokornatění, dystrofii tyčinkových kuželů, časné kataraktě, syndromu zadního stafylokoku (MRCS).

Vzrůstající počet důkazů o podílu proteinu bestrofinu 1 (Best1), který je kódován genem BEST1, na vzniku očních degenerativních onemocnění způsobil, že se protein Best1 stal předmětem intenzivního výzkumu pro další pochopení fyziologie RPE a pro vývoj nových léčebných postupů.

Definice

Bestrofinopatie je termín zahrnující heterogenní skupinu fenotypů degenerativních očních onemocnění způsobených geny BEST, konkrétně genem BEST1 . Onemocnění zahrnující mutace v genu BEST1 tak patří do spektra onemocnění charakterizovaných abnormálním vývojem oka, který přesahuje sítnici. spektrum mutací genu BEST1, které jsou základem bestrofinopatií, zahrnuje více než 250 známých mutací . Kromě toho byly zaznamenány fenotypové rozdíly mezi nepříbuznými pacienty nesoucími stejnou mutaci a také v rámci rodin, včetně věku nástupu a rychlosti progrese onemocnění .

Tato fenotypová a alelická heterogenita poukazuje na významné fenotypové překrývání mezi poruchami spojenými s BEST1, což představuje významné diagnostické a prognostické výzvy. Pleiotropní účinky mutací genu BEST1 zvýšily hypotézu, že u bestrofinopatií mohou hrát roli i další neznámé faktory, včetně genetických modifikátorů, interakcí s proteinem Best1 a složek životního prostředí .

Zajímavé je, že snížený Ardenův poměr elektrookulografie (EOG) (světlý vrchol / tmavé koryto) je charakteristickým znakem všech bestrofinopatií . Toto klinické zjištění umožnilo další pochopení biologické úlohy proteinů Best v lidském oku.

Bestrofiny

Rodina proteinů bestrofinů je kódována čtyřmi geny v lidském genomu; je známo, že dva z proteinů Best jsou exprimovány v lidském oku . Geny pro bestrofin mají společnou konzervovanou genovou strukturu, ale každý ze čtyř genů má unikátní 3-primární konec proměnlivé délky .

Bestrofin je transmembránový protein, který sdílí homologickou oblast obsahující vysoký obsah aromatických zbytků, včetně invariantního motivu arg-phe-pro (RFP) .

Gen BEST1

Gen BEST1 (známý také jako gen VMD2) se nachází na dlouhém raménku chromozomu 11q12, zahrnuje 11,5 kb lidské DNA a obsahuje 11 exonů, z nichž 10 je kódujících protein . BEST1 kóduje protein Best1, který se lokalizuje na bazolaterální membráně retinálního pigmentového epitelu (RPE) . Protein Best1 může být přítomen také intracelulárně ; potenciální důsledky této subpopulace Best1 v oční fyziologii a nemoci je třeba ještě objasnit .

Exprese Best1 je vyšší v periferním než v makulárním RPE , a tento makulárně-periferní rozdíl může vysvětlovat oční fenotypy u BVMD a ADVIRC. Missense mutace způsobující BVMD mohou způsobovat pouze makulární degeneraci, protože periferní RPE může být schopna udržovat iontové prostředí subretinálního prostoru i s pouze jednou funkční kopií genu, zatímco defekty štěpení BEST1 způsobují závažnější účinky a podílejí se na generalizovanějším onemocnění ADVIRC .

V neurosenzorické sítnici (NSR), řasnatém tělese, duhovce, rohovce nebo čočce nebyla zjištěna exprese proteinu Best1.

Systémově byl Best1 zjištěn také v následujících orgánech:

• ledviny,
• centrální nervový systém (mozek a dorzální kořenové ganglium) a
• varlata.

Best1 byl zjištěn v astrocytech hipokampu (dentátový gyrus a oblasti CA1) a v mozečkových buňkách Punkinje, Bergmannově glii a lamelárních astrocytech . Redistribuce proteinu Best1 v reaktivních astrocytech v hypokampálních oblastech naznačuje, že Best1 může hrát důležitou roli ve fyziologii astrocytů i při neurologických onemocněních, jako je Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba, cévní mozková příhoda a epilepsie .

Protein Best1 je transmembránový protein s krystalovou strukturou tvořenou pěti homologními protomery (homo-pentamerická struktura) kolem centrálního póru . Iontový kanál Best1 tedy obsahuje:

• Iontový pór, který je souvislým trychtýřovitým vestibulem se 2 restrikčními místy;
• Vápníkovou sponu u každého protomeru.

Best1 protein má několik izoforem a je multifunkční protein. Mezi známé funkce proteinu Best1 patří např:

• Normální vývoj oka, i když mechanismy zůstávají nejasné; RPE hraje klíčovou roli v regulaci signalizace růstových faktorů do cévnatky a skléry a protein Best1 může mít na tyto mechanismy vliv ,
• Chloridový kanál aktivovaný vápníkem;
• Velký aniontový kanál, včetně bikarbonátového aniontu (HCO3- kanál);
• Inhibitor intracelulárních napěťově závislých vápníkových kanálů (CaV), což je proces zprostředkovaný jeho intracelulární C-terminální doménou prostřednictvím interakce s β-podjednotkou těchto kanálů ;
• Transport kyseliny γ-amynobutirové (GABA) a glutamátu, ačkoli to bylo zpochybněno údaji z analýzy struktury proteinů .

První důkaz Best1 jako chloridového kanálu aktivovaného vápníkem pocházel z klasického nálezu eletrookulografického snížení odezvy světelného píku u Bestovy vitelliformní makulární dystrofie, přičemž se předpokládalo, že normální odezva světelného píku vzniká aktivací chloridové vodivosti citlivé na vápník. U myší se však objevily rozporuplné důkazy a ve skutečnosti může být pro vznik normální odpovědi na světelný pík u myší nezbytná modulace intracelulárních CaV kanálů Best1 .

Gen BEST2

Gen BEST2 se nachází na krátkém raménku chromozomu 19 (19p13.2-p13.12) , a kóduje protein Best2. Best2 funguje jako aniontový kanál aktivovaný vápníkem a bylo také prokázáno, že zprostředkovává transport bikarbonátu v pohárkových buňkách tlustého střeva a pravděpodobně i v potních žlázách . Kromě toho byl zjištěn v nepigmentovaném epitelu v řasnatém tělese a může hrát roli ve fyziologii nitroočního tlaku .

Gen BEST3

Gen BEST3 se nachází na dlouhém raménku chromozomu 12 (12q14.2-q15) , a kóduje protein Best3, jehož exprese je širší. Zdá se, že u lidí je Best3 vysoce exprimován v kosterním a srdečním svalu, varlatech a brzlíku . Zdá se, že Best3 zprostředkovává chloridový proud závislý na cGMP a aktivovaný vápníkem , a může hrát ochrannou roli buněk proti stresu endoplazmatického retikula, oxidačnímu stresu a zánětu .

Gen BEST4

Gen BEST4 se nachází na krátkém raménku chromozomu 1 (1p33-p32.3) . Exprese proteinu Best4 nebyla studována, nicméně exprese messengerové RNA genu Best4 byla zjištěna v tlustém střevě, mozku, míše, průdušnici a varlatech . Zdá se, že Best4 je chloridový kanál aktivovaný vápníkem v závislosti na dávce , ale jeho fyziologická role zůstává z velké části neznámá .

Patogeneze bestrofinopatií

Mutace Best1

Strukturní analýza proteinu Best1 naznačuje, že existují nejméně 3 důležité oblasti s funkčními důsledky :

1. První restrikční místo v oblasti krčku;
2. Místo sevření vápníku;
3. Druhé restrikční místo ve spodní části iontového póru.

Čtvrtou možná kritickou oblastí může být cytosolová apertura póru, která ovlivňuje relativní permeabilitu aniontů.

Mutace způsobující onemocnění v genu BEST1 byly popsány v celém protomeru Best1, ale mnoho mutací spojených s bestrofinopatiemi zahrnuje první restrikční místo a místo kalcium-clasp .

Protein mistrafficking

Předpokládá se, že některé mutace genu BEST1 (Best1T6R, Best1Y227N, Best1V235A a Best1Q238R) mohou vést k chybnému přesunu proteinu Best1 na bazolaterální membránu RPE a jeho intracelulární akumulaci, k čemuž dochází u jiných známých kanálopatií . Laboratorní důkazy jsou však v tomto ohledu rozporuplné, protože u některých buněčných linií RPE byla zjištěna chybná lokalizace proteinu, ale u jiných ne. Zajímavé je, že mutace autozomálně recesivní bestrofinopatie (ARB) vedou k chybné lokalizaci proteinu Best1 a k proteazomální degradaci proteinu .

Aktivita aniontových kanálů

U mutantů Best1 spojených s bestrofinopatiemi (kromě ADVIRC) byl prokázán silný útlum aniontových proudů . Zhoršený iontový tok přes RPE může vést ke změně adheze mezi interfotoreceptorovou matrix a RPE nebo ke snížení fagocytózy vnějších segmentů fotoreceptorů RPE .

Změněná propustnost pro velké anionty

Některé mutace (varianta Glu119Cln), které byly zjištěny u makulopatie býčího oka a u věkem podmíněné makulární degenerace, vytvářejí kanál se změněnou relativní propustností pro velké anionty .

Intracelulární vápníková signalizace

Protože protein Best1 fyzicky a funkčně interaguje s CaV kanály, což je proces zprostředkovaný jeho intracelulární C-terminální doménou, byla vyslovena hypotéza, že některé mutace genu BEST1 jedinečným způsobem ovlivňují schopnost proteinu Best1 interagovat s těmito napěťově závislými vápníkovými kanály . Ve skutečnosti mají některé mutace v proteinu BEST1 inhibiční účinek na CaV kanály, který je nižší než u proteinu bestrofinu-1 divokého typu .

Patofyziologie

Poznání patofyziologie bestrofinopatií zůstává neúplné. Jak bylo vysvětleno výše, mutace v genu BEST1 mohou měnit funkce iontových kanálů proteinu a způsobovat iontovou nerovnováhu v prostředí RPE, která vede k poruše funkcí RPE. Většina mutací způsobujících BVMD je spojena s absencí chloridového proudu, často v důsledku dominantně negativního mechanismu. U pacientů s AVMD byly nalezeny jak dominantně negativní (vedoucí k nepřítomnosti chloridového proudu) mutace genu BEST1, tak haploinsuficientní mutace (vedoucí k 10-40 % chloridového proudu divokého typu) .

Mutace genu BEST1 u BVMD a AVMD vykazují variabilní expresi a neúplný průnik. Zatímco u BVMD nebyla nalezena jasná korelace mezi genotypem a fenotypem, zdá se, že existuje jasná korelace mezi mutacemi BEST1 a fenotypy syndromu ADVIRC a MRCS . Všechny implikované mutace u ADVIRC a MRCS ovlivňují sestřih, což vede u ADVIRC k delecím nebo duplikacím v rámci a u syndromu MRCS k delecím v rámci. Autosomálně recesivní bestrofinopatie (ARB) je považována za nulový fenotyp způsobený homozygotními nebo složenými heterozygotními nonsense nebo missense mutacemi BEST1 .

Vitelliformní materiál

U BVMD a AVMD se předpokládá, že hromadění tekutiny a vitelliformního materiálu je důsledkem narušení iontového transportu a homeostázy tekutin, což vede k hromadění tekutiny v potenciálním prostoru mezi RPE a fotoreceptorovými buňkami; to by následně vedlo k hromadění nefagocytovaných vnějších segmentů fotoreceptorů, hromadění toxických fluoroforů a toxickému poškození fotoreceptorů a RPE. Ve světle novějších důkazů však tato „klasická“ hypotéza může vysvětlovat patofyziologii bestrofinopatií přinejlepším jen částečně .

Protože ukládání lipofuscinu je převládajícím klinickým rysem u BVMD a ARB, předpokládá se, že ukládání lipofuscinu by mohlo být základem patofyziologie bestrofinopatií. Výsledky studií využívajících hyperspektrální autofluorescenční zobrazování (HAI) však silně naznačují, že tyto fluorofory RPE odrážejí spíše předčasnou dysfunkci postiženého RPE, než že by se podílely na patofyziologii bestrofinopatií .

Homeostáza cholesterolu

Homeostáza cholesterolu je nezbytná pro udržení struktury a funkce vnějšího segmentu a dysregulace tohoto homeostatického procesu byla zjištěna u bestrofinopatií . Změny homeostázy cholesterolu v sítnici u mutantů Best1 zahrnují:

• zvýšené množství neesterifikovaného cholesterolu v RPE;
• abnormální distribuci esterifikovaného cholesterolu z Bruchovy membrány do vnějších segmentů fotoreceptorů;
• zvýšené množství aduktů 4-hydroxy-2-nonenalu (HNE) (vedlejší produkty peroxidace lipidů) v sítnici.

Změněná distribuce esterů cholesterolu a HNE-adduktů ve vrstvě fotoreceptorů může vést k chronickým zánětlivým podnětům souvisejícím s poruchou signalizace vápníku a průtoku tekutin a může přispívat ke ztrátě adhezních sil mezi RPE, NSR a interfotoreceptorovou matrix .

Retinální pigmentový epitel-fotoreceptorové rozhraní

Interakce RPE-fotoreceptor je postižena u bestrofinopatií :

• Best1-mutované RPE buňky mají retrakci svých apikálních mikrovilů;
• Normální dvouvrstvý extracelulární obal pokrývající čípky, který je zodpovědný za normální přiložení RPE k vnějším segmentům čípků, se zdá být u Best1-mutované sítnice ztracen.

Spektrum očních fenotypů způsobených mutacemi genu BEST1

Bestova vitelliformní makulární dystrofie (BVMD)

Poprvé popsánaAdamsem v roce 1883, ale pojmenována po dr. Friedricha Besta, který v roce 1905 předložil podrobný popis tohoto onemocnění, je Bestova vitelliformní makulární dystrofie neboli Bestova choroba dědičnou dystrofií sítnice, která postihuje retinální pigmentový epitel (RPE) a vede k charakteristickému oboustrannému žlutému „žloutkovému“ vzhledu makuly. Toto onemocnění se obvykle projevuje v dětství nebo rané dospělostia obvykle předznamenává dobrou zrakovou prognózu. BVMD je nejčastější autozomálně dominantní makulární dystrofie . BVMD se dědí autozomálně dominantně, ale vykazuje neúplnou penetraci a variabilní expresivitu; tato variabilita se vyskytuje jak mezi rodinami, tak v rámci rodin . Výskyt vitelliformní léze se obvykle objevuje ve věku3-15 let, ale může se projevit i v pozdějších desetiletích života.

Klinická stadia

Bestie byla rozsáhle popsána . V zásadě se má za to, že BVMD má 6 klinických stadií:

StadiumI (Previtelliformní):normální vidění, normální nebo jen nepatrné změny RPE (drobná, centrální voštinová strukturacentrálně) s abnormálním EOG.

StadiumII (Vitelliformní):klasická „žloutková“ léze. U 30 % se vyskytují ektopické léze. Normální vidění nebo mírná ztráta vidění.

StadiumIII (Pseudohypopyon):vrstvení lipufusceinu. Vidění podobné stadiu II.

StadiumIV (Vitelleruptive):rozpad materiálu dává vzhled „míchaného vejce“. Vidění může být podobné nebo mírně zhoršené oproti stadiu I/II.

StadiumV (atrofické): CentrálníRPE a atrofie sítnice. Vidění se může pohybovat v rozmezí 20/30 – 20/200.

StádiumVI (CNV): Tato komplikace se vyskytuje přibližně u 20 % pacientů. Vidění se často snižuje na 20/200nebo hůře.

Postižení jsou obvykle oboustranná a relativně symetrická, i když někdy dochází k jednostranné prezentaci .

Ačkoli se BVMD obvykle projevuje jediným postižením, až u 30 % pacientů může být přítomno více postižení; to lze označit jako multifokální Bestovu chorobu . V těchto případech jsou přítomny malé i velké léze ve foveální i extrafoveální lokalizaci, i když extrafoveální léze jsou obvykle menší a mají tendenci se lokalizovat více superiorně v makule. Nejčastěji je vitelliformní dystrofie oboustranný proces, i když byly často hlášeny i jednostranné změny. Klasicky popisovaná vitelliformní struktura se podobá vaječnému žloutku na zadním pólu, ale někdy je více oranžová, nebo některá z nich je zvýrazněná tmavým okrajem. Cévy sítnice procházejí okrajem těchto lézí neporušeně. Někdy může být vidět více vitelliformních struktur najednou, ale často se tyto léze nikdy nevyskytují.

Zraková ostrost je minimálně ovlivněna, zejména v časných stadiích. Ztráta zraku je častoasymetrická a nelze ji předvídat z vizualizace fundu. nález na fundu je ve srovnání s dobrou zrakovou ostrostí pozoruhodně drastický. S postupujícím onemocněním může u pacientů docházet k pomalému, oboustrannému poklesu zrakové ostrosti, centrálnímu skotomu nebo metamorfopsii. U sekundární CNV však může být pokles zrakové ostrosti rychlý. Pacienti jsou často hyperopičtí s určitým stupněm astigmatismu.

Diferenciální diagnostika

Diferenciálnídiagnostika Bestovy choroby zahrnuje foveomakulární vitelliformní dystrofii dospělých(v rámci spektra vzorových dystrofií), věkem podmíněnou makulární degeneraci,dominantní drúzy, centrální serózní retinopatii, toxoplasmotickou retinochoroiditidu,solární retinopatii, makulární díru nebo jiné příčiny centrální makulární atrofie, jako je toxoplazmóza nebo myopická degenerace.

Za zmínku stojí, že mutace v genu VMD2 mohou vést k širokému spektru onemocnění, včetně dospělého začátkufoveomakulární vitelliformní dystrofie, autozomální bestrofinopatie, autozomálně dominantní vitreoretinochoroidopatie a syndromu „mikrokornea, retinální dystrofie,katarakty a zadního stafylomu“. EOG je u všech těchto stavů univerzálně normální.

Diagnostické testy

Přestože lze nejlepší onemocnění obvykle diagnostikovat klinicky, může být pro potvrzení diagnózy užitečných několik testů.

Elektrookulogram (EOG):

Elektroretinogram (ERG): Všeobecně abnormální, s poměrem Arden (světlo:tma) 1,5 nebo méně: Zcela normální.

Optická koherenční tomografie (OCT): Lze použít k lokalizaci vitelliformlesie do subetinálního prostoru, prokázat ztluštění outersegmentů čípků a lze ji použít k posouzení přítomnosti tekutiny spojené s CNV.

Fluoresceinový angiogram (FA): Hypofluorescence typické vitelliformlesie a s postupujícím onemocněním smíšený vzorec hyper a hypofluorescence nakonec ustoupí hyperfluorescenci atrofického stadia.

Fundusova autofluorescence (FAF): Během časnějších vitelliformních stadií převládá hyperautofluorescence. Tato hyperfluorescence se ustálíve stadiu pseduohypopyonu a během viteluptivního stadia se stává skvrnitou s oblastmihypoautofluorescence a nakonec se stáváhypofluorescenční během atrofického stadia. Změny pozorované pomocí FAF mohou předcházet nebo být nápadnější než při oftalmoskopii

Management

Pro Bestovu chorobu neexistuje žádný lékařský ani chirurgický management. CNV však může být potenciálnězávažnou komplikací. Aplikace anti-VEGF terapie CNV při Bestově chorobě prokázala potenciál pro zlepšení výsledků a zkoušela se i fotodynamická terapie.

Komplikace

K pozdním komplikacím BVMD patří :

• Sub-RPE fibróza,
• RPE atrofie,
• Geografická atrofie,
• Choroidální neovaskularizace, kterou někteří autoři považují za stadium VI,
• Subretinální krvácení po poměrně mírném úrazu hlavy nebo oka,
• Makulární díry.

Dospělá vitelliformní makulární dystrofie (AVMD) / dospělá foveomakulární vitelliformní dystrofie (AFVD)

AVMD, známá také jako dospělá foveomakulární vitelliformní dystrofie (AFVD), je spojena s mutacemi v genech BEST1, PRPH2, IMPG1 a IMPG2 a patří do skupiny onemocnění označovaných jako „patrové dystrofie“ . Zdá se, že pouze menšina případů je spojena s autozomálně dominantními mutacemi genu BEST1 .

Klinické projevy

Klasicky změny AVMD zahrnují :

• Sporadický výskyt, ačkoli bylo hlášeno určité rodinné seskupení,
• Nástup obvykle mezi 30-50 lety věku,
• Autofluorescenční, subfoveální žlutá vitelliformní léze o velikosti 500-700 µm,
• žádné zrakové příznaky nebo mírné až střední snížení zrakové ostrosti,
• hyperreflexní materiál mezi NSR a RPE.

Komplikace

Komplikace AVMD zahrnují:

• Choroidální neovaskularizaci,
• Odchlípení RPE.

Autosomálně recesivní bestrofinopatie (ARB)

ARB podle hypotézy představuje lidský „nulový fenotyp pro Best1, protože obě alely BEST1 musí být mutované . Většina pacientů s ARB jsou složení heterozygoti, i když byli popsáni i homozygoti .

Klinické projevy

Typické klinické a elektrofyziologické rysy ARB jsou :

• Pokles zrakové ostrosti obvykle začíná v první dekádě života, i když pozdní projevy byly popsány až v páté dekádě života;
• Hyperopie,
• Mělká přední komora,
• Multifokální bodové, fluoreskující, žluté tečky/skvrny kolem cévních arkád,
• Makulární léze se subretinální fibrózou níže než fovea,
• Makulární edém a subretinální tekutina,
• Snížená skotopická a fotopická odpověď ERG v celém poli;
• Výrazně abnormální vzor ERG;
• Snížené multifokální ERG odpovědi,
• Silně snížený světelný vzestup EOG.

Zrak se časem snižuje, ale obvykle velmi pomalu; důležitou příčinou ztráty zraku je rozvoj choroidální neovaskularizace .

Autosomálně dominantní vitreoretinochoroidopatie (ADVIRC)

ADVIRC je vzácná periferní chorioretinální pigmentová porucha . Dosud byly jako příčina ADVIRC identifikovány čtyři mutace genu BEST1 :

1. Val86Met
2. Tyr236Cys
3. Val235Ala
4. Val239Met

Klinické projevy

Typické rysy ADVIRC zahrnují :

• 360stupňový periferní hyperpigmentovaný pás sítnice, který se táhne mezi ekvatoriální oblastí a ora serrata;
• kondenzace sklivcových vláken,
• bodové bílé opacity na sítnici,
• porucha hematoencefalické bariéry,
• neovaskularizace sítnice.

Pacienti s ADVIRC mohou mít také následující příznaky:

• Nystagmus,
• Mikrokornea,
• Nanoftalmus,
• Hyperopie,
• Úzký úhel přední komory, s relativně vysokým výskytem subakutního a akutního glaukomu s uzavřeným úhlem,
• Zúžení sítnicových arteriol,
• Bledé optické disky.

Ačkoli v dřívějších stadiích nevykazuje postekvatoriální oblast žádné změny na sítnici, v pozdějších letech onemocnění postihuje celou sítnici .

ERG v celém poli je obvykle normální, ale může být subnormální a v průběhu života se vyvíjí snížená reakce tyčinek a čípků.

Komplikace

Většina pacientů s ADVIRC si během života zachovává dobrou zrakovou ostrost. Mezi komplikace vedoucí ke ztrátě zraku u pacientů s ADVIRC patří:

1. Makulární edém,
2. Chororioretinální atrofie,
3. Odchlípení sítnice,
4. Krvácení do sklivce.

Autosomálně dominantní syndrom mikrokornea, dystrofie tyčinek a kuželů, časná katarakta, syndrom zadního stafylomu (MRCS syndrom)

Klinické projevy

MRCS syndrom je charakterizován :

• Autozomálně dominantní způsob dědičnosti,
• Hyperopie,
• Mikrokornea,
• Časný nástup pulzní katarakty,
• Úzký úhel přední komory,
• Dystrofie tyčinkové kosti,
• Zadní stafylokok u očí s jinak normální osovou délkou;
• Periferní atrofie RPE a pigmentové abnormality sítnice před zadním stafylomem u mladších pacientů, které se s postupujícím věkem mohou rozšířit na zadní pól a stafylom,
• Abnormální EOG,
• Subnormální ERG nález u mladších pacientů a snížený ERG u starších pacientů.

Nejčasnějším zrakovým příznakem je obvykle nyktalopie v období dospívání. Postupné snižování zrakové ostrosti se zhoršuje po 30. roce věku, což často vede k operaci katarakty ve druhém až třetím desetiletí; konečná zraková ostrost se obvykle pohybuje od 20/100 až po absenci vnímání světla .

Ačkoli nejčastějším nálezem je zadní stafylom v oku s normální axiální délkou, někteří pacienti s mutací Val239Met BEST1 měli místo stafylomu nanoftalmus, který se do značné míry překrývá s fenotypem ADVIRC .

ERG v plném poli vykazuje subnormální skotopické a fotopické odpovědi s více abnormálními skotopickými odpověďmi (dystrofie tyčinkových kuželů) v prvních dvou dekádách života. Postupem času ERG vyhasíná . EOG je abnormální u všech pacientů se syndromem MRCS.

Předpokládá se, že syndrom MRCS může být variantou AD VIRC a že tyto syndromy představují spektrum očního abnormálního vývoje a retinální dysfunkce způsobené mutacemi Best1 .

Retinitis Pigmentosa (RP)

U některých pacientů s koncentrickou dystrofií sítnice podobnou RP byly zjištěny missense mutace v genu BEST1, z nichž tři se jevily jako autozomálně dominantní, zatímco ostatní jako autozomálně recesivní .

Zda se u těchto pacientů jednalo o chybně diagnostikované případy ADVIRC, je sporné a nedávné zprávy naznačují, že RP související s Best1 může být multigenní .

U některých pacientů s makulopatií býčího oka a věkem podmíněnou makulární degenerací (AMD) byla zjištěna varianta BEST1 (Glu119Gln); ačkoli chloridové proudy byly normální, byla zjištěna velká propustnost aniontů . Ačkoli byly u pacientů s AMD identifikovány dvě další varianty genu BEST1, tyto mutace neovlivnily funkci aniontového kanálu proteinu .

Geny BEST2, BEST3 a BEST4 v očním zdraví a nemoci

Z proteinů bestrofinu byly s onemocněním lidského oka spojeny pouze mutace genu Best1. Zajímavé je, že důkazy získané u myší s knockoutem Best2 naznačují, že protein Best2 hraje roli v dynamice vodní sliznice, jako antagonista produkce vodní sliznice a možná i jako modulátor odtokové cesty .

Potenciální terapie bestrofinopatií

V současné době neexistuje žádná definitivní terapie nebo léčba pro pacienty s bestrofinopatií. Rostoucí porozumění úloze best1 v oční fyziologii a patofyziologii umožnilo výzkum nových potenciálních terapií, včetně nových léků, genové terapie a transplantace RPE.

Farmakologické terapie

Inhibitory proteazomu

Studie in vitro zjistily, že u mutantů ARB s chybně lokalizovaným proteinem Best1 a proteazomální degradací léčba dvěma inhibitory proteazomu, 4-fenylbutyrátem a bortezomibem, zachránila umístění Best1 na bazolaterální plazmatickou membránu v buňkách MDCK-II a obnovila chloridovou vodivost .

Obnovení degradace vnějšího segmentu fotoreceptoru

Ukázalo se, že některé mutace BVMD jsou spojeny se sníženou mírou degradace vnějšího segmentu fotoreceptoru (OS). Studie in vitro s použitím kmenových buněk RPE získaných od pacientů s BVMD naznačily, že léčba kyselinou valproovou s kombinací rapamycinu nebo bez ní by mohla zvýšit rychlost degradace OS fotoreceptorů .

Genová terapie

Ukázalo se, že podávání genové terapie u onemocnění sítnice přináší klinické výhody u dědičných dystrofií sítnice souvisejících s genem RPE65 (RP a Leberova kongenitální amauróza) , a v současné době probíhá řada studií genové terapie pro IRD .

Gen BEST1 se zdá být dobrým cílem pro genovou terapii , zejména u autozomálně recesivních onemocnění, konkrétně ARB. U psího modelu ARB, tzv. psí multifokální retinopatie, vedl přenos BEST1 adenovirovým vektorem (AAV2) do pigmentového epitelu sítnice k reverzi retinálních lézí po dobu nejméně 23 měsíců. Kromě toho vedl přenos genu BEST1 zprostředkovaný AAV2 k reverzi vitelliformních lézí a světlem modulovaných mikrodetachmentací a na imunochemické úrovni byla pozorována korekce strukturálních změn na rozhraní RPE a fotoreceptoru .

Transplantace retinálního pigmentového epitelu na bázi kmenových buněk

Léčba na bázi kmenových buněk pomocí indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSC) je předmětem intenzivního výzkumu pro léčbu degenerativních onemocnění sítnice, včetně IRD a AMD. V současné době probíhá klinická studie alogenní transplantace RPE odvozeného z iPSC, která má posoudit bezpečnost tohoto postupu. Uvažuje se o možném využití autologních iPSC-RPE pro léčbu degenerativních onemocnění sítnice a může se jednat o potenciální terapii ke zmírnění nebo úplnému vyléčení BVMD, AVMD, ARB, ADVIRC a RP související s BEST.

Závěr

Patologické mechanismy onemocnění souvisejících s bestrofinem jsou náročné na zkoumání. Zvířecích modelů bestrofinopatií je málo a důkazy o definitivní souvislosti mezi nálezy na zvířatech/in vitro a lidským onemocněním jsou přinejlepším omezené. Rostoucí porozumění biologické roli proteinů Best a důsledkům mutací BEST1 u očních onemocnění však otevřelo prostor pro výzkum nových forem léčby, včetně genové terapie a terapie založené na kmenových buňkách, které mohou vést ke zmírnění nebo vyléčení bestrofinopatií.

1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 1,21 Johnson AA et al. Bestrophin 1 and Retinal Disease. Prog Retin Eye Res. 2017 May ;58: 45-69. doi:10.1016/j.preteyeres.2017.01.006.
2. 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2. Pasquay C. et al.Bestrophin I – phenotypes and functional aspects in Bestrophinopathies.Ophthalmic Genetics, Early Online, 1-20, 2013.DOI:10.3109/13816810.2013.863945.
3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3. Guziewicz K.E. et al.Bestrofinopatie: An RPE-Photoreceptor InterfaceDisease . Prog Retin Eye Res. 2017 May ; 58: 70-88. doi:10.1016/j.preteyeres.2017.01.005
4. 4,0 4,1 4,2 4. Uggendi C. et al. obnovení exprese, lokalizace a funkce mutantního bestrofinu-1 v modelu apolarizovaných epiteliálních buněk Disease Models & Mechanisms (2016) 9,1317-1328 doi:10.1242/dmm.024216.
5. 5. http://www.retina-international.com/sci-news/best-1-mutation/
6. 6.0 6.1 6.2 6. Nguyen T.T. et al. Next generation sequencing identifies noveldisease-associated BEST1 mutations in Bestrophinopathy patients. 2018. SCIeNTIFIC RePorTS | (2018) 8:10176 | DOI:10.1038/s41598-018-27951-8
7. 7.0 7.1 7. Yang T. et al. BEST1:the best target for gene and cell therapies. Mol Ther. 2015;23(12):1805-9.
8. 8. Marmorstein A.D;Cross H.E. Functional Roles of Bestrophins in Ocular Epithelia [Funkční role bestrofinů v očním epitelu]. Prog Retin Eye Res. 2009 May ; 28(3):206-226. doi:10.1016/j.preteyeres.2009.04.004].
9. 9.0 9.1 9. https://www.omim.org/entry/607854
10. 10. Petrukhin K. etal. Identifikace genu odpovědného za Bestovu makulární dystrofii. 1998 Nat. Genet. 19, 241-247;
11. 11.00 11.01 11.02 11.03 11.04 11.05 11.06 11.07 11.08 11.09 11.10 11.11 11.12 11.13 11.14 11. Boon C.J.F. et al. The spectrum of ocular phenotypes caused by mutationsin the BEST1 gene. Prog Retin Eye Res. 28 (2009)187-205doi:10.1016/j.preteyeres.2009.04.002
12. 12. Vědecké studie, které se zabývají problematikou genu BEST1. Marmorstein A.D. et al. Bestrophin, theproduct of the Best vitelliform macular dystrophy gene (VMD2), localizes to thebasolateral plasma membrane of the retinal pigment epithelium. Proc. Nat. Acad. Sci. 97: 12758-12763, 2000.
13. 13.0 13.1 13. Yu K. et al. 2007. Aktivita chloridových kanálů bestrofinových mutantasociovaných s mírnou nebo pozdní makulární degenerací. Invest.Ophthalmol.Vis. Sci. 48, 4694-4705.
14. 14.0 14.1 14. Strauss O. et al. úloha bestrofinu-1 v intracelulární signalizaci Ca(2+). Pokroky vexperimentální medicíně a biologii. 2014; 801:113-119.
15. 15.0 15.1 15. Mullins et al. 2007. Differential Macular and Peripheral Expression of Bestrophin in Human Eyes and Its Implication for Best Disease [Rozdílná makulární a periferní exprese bestrofinu v lidských očích a její význam pro nejlepší onemocnění]. IOVS, červenec 2007, roč. 48, č. 7
16. Woo D.H. et al. TREK-1and Best1 channels mediate fast and slow glutamate release in astrocytes uponGPCR activation. Cell. 2012; 151:25-40.
17. Park H. et al. Bestrophin-1 kódujeCa2+ aktivovaný aniontový kanál v hipokampálních astrocytech. The Journal ofneuroscience: the official journal of the Society for Neuroscience. 2009;29:13063-13073
18. https://www.omim.org/entry/607335?search=best2&highlight=best2
19. Yu K. et al. Bestrophin-2mediates bicarbonate transport by goblet cells in mouse colon. Journal ofclinical investigation. 2010; 120:1722-1735.
20. Cui C.Y. et al. Forkheadtranscription factor FoxA1 reguluje sekreci potu prostřednictvím aniontového kanálu Bestrophin 2 a Na-K-Cl kotransportéru 1. Proceedings of the National Academy ofSciences of the United States of America. 2012; 109:1199-1203.
21. Bakall B. et al. Bestrophin-2is involved in the generation of intraocular pressure. Investigativeophthalmology & visual science. 2008; 49:1563-1570.
22. https://www.omim.org/entry/607337?search=best3&highlight=best3
23. 23.0 23.1 Stohr H. et al. Three novel human VMD2-like genes are members of the evolutionaryhighly conserved RFP-TM family. Eur J Hum Genet 2002;10: 281-284
24. Matchkov VV et al. Bestrophin-3(vitelliform macular dystrophy 2-like 3 protein) is essential for thecGMP-dependent calcium-activated chloride conduance in vascular smooth musclecells. Circ. Res. 103: 864-872, 2008.
25. Lee W.K. et al. exprese bestrofinu-3 závislá na ERK1/2 zabraňuje buněčné smrti vyvolané ER-stresemv epiteliálních buňkách ledvin snížením CHOP. Biochimica et biophysica acta.2012; 1823:1864-1876
26. SvenningsenP. Stresované podocyty – Bestrofin-3 není jen Bestrofin-3. Actaphysiologica. 2015; 214:430-431.
27. Golubinskaya, V. et al. 2015. Bestrophin-3is differently expressed in normal and injured mouse glomerular podocytes. acta Physiol(Oxf) doi:10.1111/apha.12516.
28. https://www.omim.org/entry/607336?search=best4&highlight=best4
29. Tsunenari T. etal. 2006. Ca(2+)-aktivovaný Cl(-) proud z lidského bestrofinu-4 ve vyříznutých membránových plastech. J.Gen. Physiol. 127: 749-754, 2006].
30. Xiao Q., Hartzell H.C.,Yu K. Bestrophins and retinopathies. Pflugers Archiv: European journal ofphysiology. 2010; 460:559-569.
31. Yu K et al. TheBest Disease-Linked Cl Channel hBest1 Regulates Cav1 (Ltype) Ca2+ Channels ViaSH3-binding Domains J Neurosci. 2008 May 28; 28(22): 5660-5670.doi:10.1523/JNEUROSCI.0065-08.2008.
32. Singh R et al. iPS cell modeling of Best disease:insights into the pathophysiology of an inherited macular degeneration. Hum MolGenet. 2013a; 23:593-607.
33. 33,0 33,1 33,2 33,3 33,4 33,5 Schachat A.P., Wilisoson CP., Hinton DR., Sadda SR., Wiedemann P. Ryan’s Retina 6th edition, Elsevier (2018).
34. 34,0 34,1 34,2 34,3 34,4 Chowers I. et al. foveomakulární vitelliformní dystrofie pro dospělé: A fresh perspective: A fresh perspective. Prog Retin Eye Res. 2015Jul;47:64-85. doi: 10.1016/j.preteyeres.2015.02.001
35. https://eyewiki.aao.org/Best_Disease
36. https://eyewiki.aao.org/Pattern_dystrophies
37. Reddy, M.A. et al.2003. .klinická a molekulárně genetická studie vzácného dominantně dědičnéhosyndromu (MRCS) zahrnujícího mikrokorneu, dystrofii tyčinek, kataraktu a zadní stafylom. Br. J. Ophthalmol. 87, 197-202.
38. Davidson A.E. et al. Missense mutations in a retinal pigment epitheliumprotein, bestrophin-1, cause retinitis pigmentosa. American journal of humangenetics. 2009; 85:581-592.
39. Zhang Y. et al. Enhanced inflow and outflow ratesdespite lower IOP in bestrophin-2-deficient mice. Investigative ofhthalmology& visual science. 2009; 50:765-770.
40. Hafler BP. Klinický pokrok u dědičných degenerací sítnice: Klinické zkoušky genové terapie a pokroky v genetickém sekvenování. Retina. 2017;37(3):417-423.
41. Singh R. et al. Pharmacological Modulation ofPhotoreceptor Outer Segment Degradation in a Human iPS Cell Model of InheritedMacular Degeneration. Molecular therapy: the journal of the American Society ofGene Therapy. 2015 23:1700-1711.
42. https://eyewiki.aao.org/Voretigene_neparvovec-rzyl_(Luxturna%E2%84%A2)
43. Hafler BP. Klinický pokrok u dědičných degenerací sítnice: Klinické studie genové terapie a pokroky v genetickém sekvenování. Retina.2017;37(3):417–423.
44. Guziewicz KE et al. Recombinant AAV-mediated BEST1transfer to the retinal pigment epithelium: analysis of serotype-dependentretinal effects. PloS one. 2013; 8:e75666.
45. Guziewicz KE et al. BEST1 gene therapy corrects adiffuse retina-wide microdetachment modulated by light exposure. PNAS 20. března 2018 115 (12) E2839-W2848.