Methodische Ansätze
Die Genetik von CAVDs wurde seit 1968 mit Mukoviszidose in Verbindung gebracht, als Kaplan et al. zeigten, dass fast alle Männer mit Mukoviszidose obstruktive Azoospermie (OA) aufgrund von CBAVD haben (Kaplan et al. 1968). Das Konzept, dass isolierte Formen von CBAVD und zystischer Fibrose mit demselben Gen verbunden sind, wurde kurz nach der Identifizierung des CFTR-Gens im Jahr 1989 bestätigt (Dumur et al. 1990; Anguiano et al. 1992). Es wurde jedoch bald festgestellt, dass 20-40 % der CBAVD-Fälle nicht mit CFTR-Mutationen in Verbindung gebracht wurden, was auf die Möglichkeit einer genetischen Heterogenität hindeutet (Culard et al. 1994; Chillón et al. 1995). Nichtsdestotrotz blieb die Genetik der CAVD 25 Jahre lang auf CFTR beschränkt. Die Untersuchung des genetischen Determinismus der menschlichen Unfruchtbarkeit war nämlich lange Zeit durch spezifische methodische Zwänge eingeschränkt, wobei die traditionellen familienbasierten Ansätze durch Kopplungsanalysen oft nicht anwendbar waren, insbesondere im Zusammenhang mit männlicher Unfruchtbarkeit aufgrund psychosozialer und kultureller Barrieren. Daher beschränkten sich die genetischen Marker, die in der klinischen Praxis üblicherweise zur Erforschung einer nicht-obstruktiven Azoospermie (NOA) verwendet werden, bis vor kurzem auf Chromosomenanomalien wie das Klinefelter-Syndrom und Y-Chromosomen-Mikrodeletionen (Krausz 2011). In den letzten zehn Jahren hat das Aufkommen der Sequenzierung der nächsten Generation (NGS) jedoch die Entwicklung leistungsfähiger Ansätze auf der Grundlage der Ganz-Exom-Sequenzierung (WES) oder der Ganz-Genom-Sequenzierung (WGS) und der Analyse des gesamten Transkriptoms ermöglicht. Ungefähr 20 Gene, die an monogenen Formen von NOA beteiligt sind, wurden kürzlich identifiziert (Übersicht bei Ghieh et al. 2019). Bei fast allen diesen Genen wurden kausale Mutationen, die alle rezessiv sind, in konsanguinen Familien identifiziert (Yang et al. 2018). Andererseits wurden unseres Wissens nach außergewöhnliche familiäre Fälle von OA nie im Zusammenhang mit Blutsverwandtschaft beobachtet, eine Einschränkung, die zum Teil erklärt, warum trotz der Möglichkeiten der neuen genomischen Ansätze die Zahl der neuen Gene, die bei CAVD identifiziert wurden, viel geringer war. Nichtsdestotrotz haben in den letzten Jahren zwei wichtige komplementäre Ansätze zur Identifizierung von Kandidatengenen beigetragen: diejenigen, die auf der Untersuchung individueller Genome beruhen, und diejenigen, die auf der Transkriptomanalyse der Samenleiterzellen, hauptsächlich der Nebenhoden, basieren. Ersteres führte zur Feststellung relevanter Korrelationen zwischen iCBAVD und Punktmutationen des ADGRG2-Gens, die durch WES-Analyse identifiziert wurden (Patat et al. 2016; Khan et al. 2018), sowie Kopienzahlvariationen der PANK2- und SLC9A3-Gene, die durch Array-basierte vergleichende genomische Hybridisierung (Array-CGH) identifiziert wurden (Lee et al. 2009). Mit transkriptomischen Ansätzen unter Verwendung des cDNA-Mikroarrays oder der RNA-Sequenzierung ist es gelungen, viele funktionelle Kandidatengene zu identifizieren, insbesondere Gene, deren Expression auf Zellen des Samenleiters beschränkt ist oder deren Expressionsprofil spezifisch für bestimmte Teile des Samenleiters ist (Browne et al. 2016). Mehrere dieser Kandidatengene wie ADGRG2 und SLC9A3 wurden in Knockout-Mäusen validiert und ihre Physiologie in diesem Tiermodell erforscht (Davies et al. 2004; Wang et al. 2017). Kürzlich hat ein integrativer Multi-omischer Ansatz, der WGS, Ganz-DNA-Methylomanalyse und RNA-Sequenzierung kombiniert, zur Identifizierung von zwei neuen Kandidatengenen, SCNN1B und CA12, bei einer Person mit iCBAVD geführt (Shen et al. 2019). Trotz dieser Fortschritte gibt es jedoch immer noch keine genetische Diagnose für mindestens ein Viertel der CAVDs, von denen die meisten CUAVDs sind. Bislang wurde die Hypothese, dass diese ungeklärten Formen von CAVD nicht auf einfache genetische Variationen zurückzuführen sind, nur wenig erforscht. Es ist absehbar, dass die neuen Methoden zur Untersuchung des Epigenoms und die Leistungsfähigkeit der bioinformatischen Werkzeuge es in Zukunft ermöglichen werden, die Rolle der epigenomischen Regulierung beim Auftreten dieser isolierten CAVDs zu spezifizieren. Dieser Ansatz wird jedoch umso erfolgreicher sein, wenn er auf Kohorten ausreichender Größe angewandt wird, die aus perfekt phänotypisierten CAVD-Patienten homogener ethnischer Herkunft bestehen.
Gene, die in CAVD verwickelt sind
Während der genetische Determinismus von NOAs durch eine signifikante genetische Heterogenität mit mehr als 30 identifizierten Genen gekennzeichnet ist (SPGF ), ist der von OAs auf sehr wenige Gene beschränkt (Ghieh et al. 2019). Daher steht fest, dass etwa drei Viertel der kaukasischen Fälle von CAVD mit Anomalien in zwei Genen verbunden sind: CFTR für die Mehrheit der Fälle und ADGRG2 für eine Minderheit (Patat et al. 2016). Andere Gene wie SLC9A3 könnten an einigen iCBAVDs beteiligt sein, aber auch epigenetische oder Umweltfaktoren mit sehr unterschiedlichen physiopathologischen Rollen.
CFTR (MIM#602421) wurde 1989 von Riordan et al. (1989) durch Positionsklonierung identifiziert und beendete mehrere Jahre konkurrierender Forschung, um das einzige für CF verantwortliche Gen zu entdecken. Etwa die Hälfte der Mukoviszidose-Patienten nordeuropäischer Abstammung ist homozygot für eine Deletion von drei Basenpaaren (NM_000493.3:c.1521_1523del), die zum Verlust von Phenylalanin 508 führt (NP_000483.3:p.Phe508del, Legacy Name: F508del). Im Durchschnitt ist 1 von 40 Personen in der kaukasischen Bevölkerung heterozygot für die p.Phe508del-Mutation, was sie zu einer der häufigsten humanpathogenen Mutationen macht (Kerem et al. 1989). CFTR, das sich über 250 kb auf dem langen Arm von Chromosom 7 in 7q31.2 erstreckt, enthält 27 kodierende Exons und produziert mehrere Transkripte, von denen nur eines, eine 6,1 kb große mRNA, für ein funktionelles Protein mit 1.480 Aminosäuren namens CF-Transmembranleitfähigkeitsregulator (CFTR) kodiert. CFTR ist ein glykosyliertes Transmembranprotein, das an der apikalen Membran vieler Epithelzellen exprimiert wird, wo es hauptsächlich als cAMP-regulierter Chloridkanal fungiert. Viele Studien haben gezeigt, dass CFTR an der Regulierung verschiedener Ionentransporter beteiligt ist, darunter Natriumkanäle (ENacs), Chlorid-/Bikarbonataustauscher, Protonenaustauscher (Na+/H+) und Wasserkanäle (Aquaporine). Daher spielen CFTR-abhängige physiologische Prozesse eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Homöostase von Ionen, pH-Wert und Wasser in sekretorischen Epithelflüssigkeiten (Choi et al. 2001). In drei Jahrzehnten wurden mehr als 2000 Mutationen in CFTR (https://www.genet.sickkids.on.ca/) gemeldet, aber weniger als ein Viertel werden als Krankheitserreger (https://www.cftr2.org/) eingestuft, basierend auf Korrelationen mit Mukoviszidose oder anderen Erkrankungen, die oft eine weniger schwere Prognose haben, die auf ein einzelnes Organ wie die Bronchien (disseminierte Bronchiektasie, MIM#211400), die Bauchspeicheldrüse (chronische Pankreatitis, MIM#167800) oder die Samenleiter (kongenitales beidseitiges Fehlen von Samenleitern, MIM#277180) beschränkt sind. Diese Erkrankungen, die nicht alle Kriterien für Mukoviszidose erfüllen, aber mit einer CFTR-Dysfunktion zusammenhängen, wurden unter dem Oberbegriff CFTR-RD zusammengefasst (Bombieri et al. 2011). Alle Regionen von CFTR können von krankheitsverursachenden Mutationen betroffen sein, einschließlich Promotorregionen und tiefer intronischer Regionen (Feng et al. 2019; Bergougnoux et al. 2019). Abhängig von ihren Auswirkungen auf die Biogenese und Funktionen von CFTR werden pathogene Allele in zwei Hauptkategorien eingeteilt: CF-verursachende Varianten (auch „schwere“ Varianten genannt), die im homozygoten Zustand immer mit Mukoviszidose assoziiert sind, und nicht-CF-verursachende Varianten, die nie bei Mukoviszidose-Patienten beobachtet wurden und daher fälschlicherweise als „leichte“ Allele bezeichnet werden. Eine Minderheit von CF-verursachenden Allelen wurde bei variablen klinischen Formen von mehr oder weniger schwerer Mukoviszidose beobachtet, bei denen die Bauchspeicheldrüsenfunktion oft erhalten bleibt. Die Pathogenität dieser Allele, die als VCC (für „variants of varying clinical consequence“) bezeichnet werden, könnte von selten bekannten genetischen Faktoren wie der Cis-Assoziation mit komplexen Allelen oder unbekannten nicht-genetischen Faktoren abhängen. Im Gegensatz zu den CF-verursachenden Varianten verursachen die nicht-CF-verursachenden Varianten eine unvollständige CFTR-Dysfunktion. Wenn die Restaktivität von CFTR zu gering ist, um die Homöostase aufrechtzuerhalten, kann je nach Organ eine CFTR-RD auftreten. Daher tragen Personen mit CFTR-RD im Allgemeinen eine nicht-CF-verursachende Variante, die meist in trans mit einer CF-verursachenden Variante oder seltener mit einer anderen nicht-CF-verursachenden Variante kombiniert ist. Diese Allele werden manchmal als CFTR-RD-verursachende Allele bezeichnet.
ADGRG2 (MIM#300372), das sich auf Xp22.13 befindet, besteht aus 29 Exons, die etwa zehn Transkripte produzieren, von denen das längste ein Open-Reading-Frame von 3,1 kb hat (umfasst die Exons 3-29), das für den Adhäsions-G-Protein-gekoppelten Rezeptor G2 (ADGRG2) kodiert. Seine cDNA wurde erstmals 1997 von Osterhoff et al. (1997) nach einem differenzierten Screening einer Bibliothek menschlicher epididymaler cDNA-Zellen kloniert, in der dieser Klon mit dem Namen HE6 (für humanes epididymis-spezifisches Protein 6) sehr stark vertreten war. Mit einer abgeleiteten Sequenz von 1017 Aminosäuren und seinen sieben gut erhaltenen Transmembrandomänen gehört das HE6-Protein zur Superfamilie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR), wo es ursprünglich als GPR64 bezeichnet wurde. Die Struktur und die autokatalytische Eigenschaft des extrazellulären Teils von HE6/GPCR64 führten zu seiner endgültigen Einordnung in die G-Unterfamilie der Adhäsions-GPCR (aGPCR) (Hamann et al. 2015). ADGRG2 ist ein hochglykosyliertes Protein, das fast ausschließlich und in hohem Maße im proximalen Teil der männlichen Samenleiter (https://proteinatlas.org) exprimiert wird, genauer gesagt im Epithel der efferenten Ductuli und dem ersten Teil des Nebenhodengangs. Die Immunmarkierung von ADGRG2 ist besonders stark in den Stereozilien der Hauptzellen des Nebenhodens und in den Mikrovilli der nicht-flimmernden Zellen der ableitenden Ductuli, wo 90 % der vom Hoden sezernierten Flüssigkeit resorbiert werden (Kirchhoff et al. 2008; Patat et al. 2016). Die Beteiligung von ADGRG2 an diesem Prozess wurde zunächst durch HE6/GPR64-Knockout (gezielte Unterbrechung) bei Mäusen nahegelegt, der bei hemizygoten Männchen zu einer Flüssigkeitsansammlung im Hoden und einem Spermastau in den ableitenden Kanälchen führt, was einen obstruktiven Unfruchtbarkeits-Phänotyp zur Folge hat (Davies et al. 2004). ADGRG2 ist ein Orphan-Rezeptor mit unbekannten natürlichen Liganden und teilweise aufgeklärten Signalwegen. Wie die meisten aGPCRs ist das reife ADGRG2 ein Heterodimer, das durch Spaltung an einer gut erhaltenen Domäne entsteht, die die GPCR-Proteolyse-Stelle (GPS) in einem extrazellulären N-terminalen Fragment (NTF) enthält, das nicht kovalent an ein großes C-terminales Fragment (CTF) gebunden ist, das in der Zellmembran verankert ist (Obermann et al. 2003). Wie diese beiden Untereinheiten unter der Wirkung endogener Agonisten zusammenarbeiten, um Signale zu vermitteln, und ob sie getrennte spezifische Funktionen haben, sind Fragen, die noch unbeantwortet sind. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass das extrazelluläre Ende des aus der Spaltung resultierenden CTF eine Stachelsequenz mit agonistischen Eigenschaften trägt (Demberg et al. 2015). Darüber hinaus zeigen neuere experimentelle Daten aus in vitro- und in vivo-Modellen, dass ADGRG2 über Gs und Gq-Protein-vermittelte Signalisierung in der Lage ist, c-AMP bzw. PKC-Aktivität zu modulieren (Demberg et al. 2017; Balenga et al. 2016; Zhang et al. 2018).
Kausale Mutationen bei CAVD, Typ und Epidemiologie
CFTR-Mutationen
Nicht einmal ein Jahr nach der Identifizierung des CFTR-Gens (Riordan et al. 1989) beobachteten Dumur et al. eine abnorm hohe Häufigkeit der p.Phe508del-Mutation in einer kleinen Serie von unfruchtbaren Männern mit iCBAVD (Dumur et al. 1990). Diese Entdeckung, die die Hypothese untermauerte, dass es sich bei iCBAVD um eine monosymptomatische Form der zystischen Fibrose handeln könnte, hatte erhebliche medizinische Konsequenzen. In der Folge wurde bei allen Männern mit iCBAVD, die sich einer medizinisch unterstützten Reproduktionstechnologie (ART) durch chirurgische Spermienentnahme und intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) unterzogen, davon ausgegangen, dass sie ein höheres Risiko haben, ein Kind mit Mukoviszidose zu bekommen (Anguiano et al. 1992). Später bestätigten Chillon et al., dass im Gegensatz zu Mukoviszidose-Patienten, die nur CF-verursachende Mutationen tragen, die zu einem vollständigen Verlust der Funktion des CFTR-Chloridkanals führen, iCBAVD-Patienten mindestens eine CFTR-Kopie mit einer so genannten „milden“ Mutation tragen, da diese mit einer reduzierten oder partiellen CFTR-Aktivität von 3-8 % korreliert (Chillón et al. 1995). Diese Situation wird durch eine Variante eines Polythymidin (Tn)-Polymorphismus in Intron 9 (NM_000493.3:c.1210-12T), das sogenannte IVS8-5T-Allel (5T-Allel), dessen Häufigkeit bei iCBAVD-Personen vier- bis fünfmal höher ist, gut veranschaulicht (Review von De Sousa et al. 2018). Dieses 5T-Allel hat einen nachteiligen Effekt auf das Spleißen, der das Skippen von Exon 10 fördert, was zu einer signifikanten Reduktion der normalen CFTR-mRNA führt (Chu et al. 1993). Bis zu einem Drittel der iCBAVD-Patienten europäischer Abstammung sind Compound-Heterozygote, die eine CF-verursachende Mutation tragen, die häufigste ist F508del, und das 5 T-Allel in trans (Chillón et al. 1995). Da dieser Genotyp jedoch bei fruchtbaren Vätern beobachtet wurde, die ein Kind mit Mukoviszidose hatten, zeigten Cuppens et al., dass die Penetranz dieses 5 T-Allels in Bezug auf das Skippen von Exon 10 hauptsächlich von der Größe einer polymorphen polyTG-Sequenz (NM_000493.3:c.1210-34TG) stromaufwärts der polyT-Sequenz abhängt (Cuppens et al. 1998). Während also die polyvariable TG(11)5T (NM_000493.3:c.1210-34TGT) überwiegend bei gesunden Personen gefunden wird, ist es die TG(12)5T-Kombination, die bei iCBAVD-Personen am häufigsten vorkommt, während das viel seltenere TG(13)5T-Allel bei iCBAVD-Personen immer gefunden wird (Groman et al. 2004). In den letzten 20 Jahren haben es zahlreiche Studien ermöglicht, das CFTR-Mutationsspektrum bei CBAVD-Patienten zu charakterisieren, indem ihre Häufigkeit nach ethnischer Zugehörigkeit und geografischer Herkunft spezifiziert wurde (Übersicht bei Yu et al. 2012). Während die gleichen Arten schwerer Mutationen, einschließlich großer CFTR-Rearrangements (Taulan et al. 2007), sowohl bei CF-CBAVD- als auch bei iCBAVD-Patienten zu finden sind, unterscheidet sich das CFTR-Mutationsspektrum bei iCBAVD grundlegend, da es viele nicht-CF-verursachende Mutationen gibt, von denen die meisten mit anderen CFTR-RD-Phänotypen wie Pankreatopathien, disseminierter Bronchiektasie und Sinonasalerkrankungen in Verbindung gebracht werden können (Bombieri et al. 2011). Zu diesen „milden“ Mutationen gehören vor allem intronische Varianten, die das Spleißen beeinträchtigen, wobei das 5T-Allel am häufigsten vorkommt, sowie zahlreiche Missense-Mutationen, die die Funktion des Chloridkanals beeinträchtigen, wobei die häufigste bei Kaukasiern die Mutation p.Arg117His (R117H) ist (Casals et al. 2000; Claustres et al. 2000). Die meisten dieser nicht-CF-verursachenden Mutationen werden von Routine-Panels, die für die klassische Mukoviszidose-Population entwickelt wurden und hauptsächlich auf die häufigsten Mukoviszidose-verursachenden Mutationen abzielen (zahlreiche kommerziell erhältliche Kits), nicht erkannt. Deshalb wird für die molekulare Diagnose von CBAVDs und anderen CFTR-RDs empfohlen, einen CFTR-Test zu wählen, der die beiden wichtigsten „milden“ Varianten, R117H und das 5T-Allel, als Erstlinientest umfasst (siehe unten das Kapitel „Implikationen für die klinische Praxis …“). Wenn dieser Test nicht schlüssig ist, sollte eine umfassende Charakterisierung von CFTR durchgeführt werden, die zumindest die Sequenzierung aller Exons und flankierenden intronischen Regionen sowie eine Suche nach großen Rearrangements umfasst. Molekulardiagnostische Methoden auf der Grundlage der Sequenzierung der neuen Generation (NGS) werden zunehmend nicht nur zum Nachweis von Punktmutationen, sondern auch von großen Deletionen oder Duplikationen eingesetzt. Diese neuen Genscanning-Methoden, die auf ein Panel angewendet werden können, ermöglichen es, die mühsame Sanger-Sequenzierung und semiquantitative PCR-Techniken (MLPA, QMPSF, qPCR usw.) zu vermeiden, die Exon für Exon durchgeführt werden.
Die Häufigkeit von CFTR-Mutationen bei CAVD-Patienten ist von Studie zu Studie unterschiedlich, was wahrscheinlich auf eine Verzerrung bei der Rekrutierung, die Größe der Kohorte und die Heterogenität der Genotypisierungsmethoden zurückzuführen ist, wobei bei vielen Probanden eine Teilanalyse von CFTR durchgeführt wurde. Es ist jedoch klar, dass die Häufigkeit einiger Allele bei kaukasischen CAVD-Patienten und solchen aus nicht-kaukasischen Ländern, in denen Mukoviszidose viel seltener vorkommt, sehr unterschiedlich ist. Dies gilt insbesondere für die F508del-Mutation, die ausnahmsweise bei chinesischen iCBAVD-Patienten nachgewiesen wird, während bis zu einem Drittel der iCBAVD-Patienten in Nordeuropa Träger sind. Andererseits sind iCBAVD-Patienten asiatischer Herkunft häufiger Träger des 5T-Allels als Kaukasier (Tabelle 1), während die Häufigkeit dieses Allels in der Allgemeinbevölkerung weltweit kaum variiert (5 %). Insgesamt zeigt die Meta-Analyse der von Yu et al. (2012) veröffentlichten Daten, dass etwa 80 % der kaukasischen iCBAVD-Patienten Träger mindestens einer CFTR-Mutation sind. Die umfassendste Studie, die möglich ist, lässt 6 % der Probanden ohne nachgewiesene Mutation (Ratbi et al. 2007). In Anbetracht der Tatsache, dass einige dieser Patienten einfache Heterozygoten sind (3 % in der kaukasischen Bevölkerung) und andere Varianten von unbekannter Bedeutung tragen, die möglicherweise neutral sind (nicht CF oder CFTR-RD verursachend), kann davon ausgegangen werden, dass das CFTR in 75-80 % der Fälle von iCBAVD beteiligt ist. Daher kann bei etwa einem Viertel der iCBAVD-Patienten die Verantwortung von CFTR nicht definitiv nachgewiesen werden, während bei CF-Patienten die beiden mutierten Allele in 99 % der Fälle charakterisiert werden können (Tabelle 1). Bei CUAVDs tragen 30-50% der Probanden nach einem umfassenden Genscan mindestens eine CFTR-Mutation, was bedeutet, dass mehr als die Hälfte der CUAVDs nicht CFTR-bedingt sind (Schlegel et al. 1996; Casals et al. 2000; Cai et al. 2019; Mieusset et al. 2020). Das Vorhandensein einer Nierenanomalie ist sehr viel häufiger bei CAVD-Patienten, bei denen nur eine oder keine CFTR-Anomalie nachgewiesen wurde (Augarten et al. 1994; Schwarzer & Schwarz 2012). Daher kann davon ausgegangen werden, dass der Unterschied in der Rate der nicht entdeckten CFTR-Mutationen zwischen CBAVD (20 %) und CUAVD (50 %) zumindest teilweise mit dem Unterschied in der Häufigkeit der einseitigen Nierenagenesie in den beiden Gruppen (5 % vs. 25 %) zusammenhängt (Weiske et al. 2000; McCallum et al. 2001; Kolettis und Sandlow 2002; Yang et al. 2015).
ADGRG2-Mutationen
Nach sorgfältiger Auswahl einer Kohorte von 26 Personen, die weder eine CFTR-Mutation noch eine assoziierte Nierenanomalie aufwiesen, aus einer großen retrospektiven Serie von 379 iCBAVD-Männern europäischer Abstammung, haben Patat et al. 2016 drei hemizygote trunkierende Mutationen im X-chromosomalen ADGRG2-Gen (MIM#300572.0001_3) bei vier Personen identifiziert (Patat et al. 2016). Die Feststellung der kausalen Rolle dieser Mutationen für den iCBAVD-Phänotyp stützte sich auf eine Reihe von Argumenten: (i) männliche ADGRG2-Knockout-Mäuse entwickeln OA ohne andere signifikante Anomalien (Davies et al. 2004), (ii) die histologische Untersuchung einer Nebenhodenbiopsie einer der vier Personen zeigte eine fehlende Expression von ADGRG2 im Epithel der efferenten Ductuli, die abnormal erweitert waren, (iii) eine der verkürzten Mutationen wurde bei zwei unfruchtbaren Personen identifiziert, die durch eine mütterliche Verbindung verwandt sind (ein Neffe und ein Onkel mütterlicherseits). Seitdem haben drei Publikationen (Yang et al. 2017; Yuan et al. 2019; Khan et al. 2018) über die Identifizierung von fünf neuen seltenen Variationen von ADGRG2 bei sechs iCBAVD-Patienten asiatischer Herkunft berichtet, die keine pathogene CFTR-Mutation aufwiesen: zwei als pathogen eingestufte Nonsense-Mutationen, darunter eine bei zwei unfruchtbaren Brüdern pakistanischer Herkunft (Khan et al. 2018), und drei Missense-Mutationen, darunter eine, die die GPS-Region betrifft und als pathogen eingestuft wurde (Yang et al. 2017). Diese sechs Patienten hatten keine Nierenanomalien. Kürzlich berichteten Pagin et al. auch über sechs neue trunkierende ADGRG2-Mutationen in einer Kohorte von 53 französischen CAVD-Patienten, die 0 oder nur ein CFTR-defektes Allel trugen. In dieser Studie gelang es den Autoren nicht, überzeugende Beweise für die Hypothese eines digenischen Erbgangs mit ADGRG2 und CFTR zu finden. Sie kamen zu dem Schluss, dass eine Inaktivierung von ADGRG2 für etwa 20 % der CAVD-Erkrankungen verantwortlich ist, die nicht auf eine CFTR-Dysfunktion zurückzuführen sind. Darüber hinaus fanden sie unter den 8 ADGRG2-mutierten Patienten ihrer Kohorte keinen Fall einer Solitärniere (Pagin et al. 2019). Interessanterweise wurden von Patat et al. in einer Kohorte von 28 iCBAVD-Patienten mit URA keine ADGRG2- oder CFTR-Mutationen identifiziert (persönliche Daten).
Sonstige Mutationen
Nach unserem Wissen sind neben CFTR und ADGRG2 die einzigen anderen Mutationen, die die Frage nach einer möglichen Korrelation mit iCBAVDs aufgeworfen haben, CNVs, die die Gene PANK2 und SLC9A3 betreffen. Bislang wurden diese CNVs nur bei iCBAVD-Patienten aus Taiwan beschrieben. Wie in anderen asiatischen Populationen werden CF und CFTR-RD in Taiwan nur selten beobachtet, und abgesehen von dem IVS8-5T-Allel, dessen Häufigkeit bei unfruchtbaren taiwanesischen iCBAVD-Männern signifikant erhöht ist, wurden nur sehr wenige pathogene CFTR-Allele charakterisiert (Chiang et al. 2009). Durch die Untersuchung von CNVs mithilfe von Array-CGH und quantitativer Echtzeit-PCR in einer kleinen Kohorte taiwanesischer iCBAVD-Personen identifizierte das Team von HS Chiang bei einem einzigen Individuum den homozygoten Verlust des Pantothenatkinase-2-Gens (PANK2) (Lee et al. 2009) und bei 11 von 29 Probanden den Verlust einer Kopie des Gens der Solute-Carrier-Familie 9 Isoform 3 (SLC9A3) (Wu et al. 2018; überprüft von Chiang et al. 2019). PANK2 wurde als potenzielles reproduktionsbezogenes Gen ausgewählt, weil die KO-Maus Azoospermie hatte (Kuo et al. 2005). Es handelte sich jedoch um eine NOA, und dieser Zustand wird bei betroffenen Menschen mit Pantothenatkinase-assoziierter Neurodegeneration nicht beobachtet (MIM#234200). Bislang wurden keine weiteren Fälle von CBAVD im Zusammenhang mit einer Deletion von PANK2 gemeldet. Daher bleibt die Korrelation ungewiss und die Beobachtung anekdotisch. Andererseits sind die experimentellen Daten desselben Teams über die Beteiligung von SLC9A3 am Phänotyp der CBAVD aussagekräftiger und überzeugender. Diese Autoren zeigten, dass erwachsene männliche Mäuse mit SLC9A3-/- eine obstruktive Azoospermie entwickeln, die auf strukturelle und funktionelle Anomalien der ableitenden Ductuli mit einer langfristig fortschreitenden Atrophie des Vas deferens und der Samenblasen zurückzuführen ist (Wu et al. 2019; Chiang et al. 2019). Bemerkenswerterweise beobachteten die Autoren bei diesen SLC9A3-KO-Mäusen eine drastische Abnahme von CFTR in den Nebenhoden und Samenleitern, was auf eine interdependente Rolle der beiden Gene bei der Bestimmung der iCBAVD hindeutet (Wang et al. 2017). Trotz dieser sehr aufschlussreichen Beobachtungen über die Rolle von SLC9A3 in der Physiologie des Fortpflanzungstrakts männlicher Mäuse ist die Beziehung zwischen dem Verlust einer Kopie dieses Gens und iCBAVD beim Menschen jedoch noch immer kaum verstanden. In Anbetracht der Tatsache, dass die rezessiven Mutationen von SLC9A3 eine schwere Form der kongenitalen Diarrhöe durch Natriumsekretion (kongenitale sekretorische Natriumdiarrhöe, MIM#616868) verursachen und dass Funktionsverlustmutationen, einschließlich einer vollständigen Deletion von SLC9A3, nachweislich von heterozygoten Vätern übertragen werden (Janecke et al. 2015), kann die CBAVD der taiwanesischen Patienten nicht allein durch SLC9A3-Haploinsuffizienz erklärt werden. Darüber hinaus haben Wu et al. in seiner Studie berichtet, dass unter den 29 taiwanesischen Patienten mit iCBAVD sechs (20,7 %) homozygot oder compound heterozygot für die CFTR-Allele TG(12)5T oder TG(13)5T waren, ein Genotyp, der allein ausreichen könnte, um iCBAVD zu verursachen. Von diesen sechs Personen hatten zwei nur eine Kopie von SLC9A3. Aus derselben Kohorte waren 12 weitere iCBAVD-Patienten heterozygot für das TG(12)5T- oder TG(13)5T-Allel, von denen die Hälfte auch eine Deletion von SLC9A3 aufwies (Wu et al. 2019). Die Möglichkeit eines Digenismus, an dem CFTR-Variationen wie das 5T-Allel beteiligt sind, ist noch sehr spekulativ. Es ist anzumerken, dass keiner dieser 29 taiwanesischen CBAVD-Patienten eine einseitige Nierenabwesenheit hatte.