Best Disease and Bestrophinopathies

by Christina Y. Weng, MD, MBA 7. helmikuuta 2021.

BEST1-geenin mutaatiot liittyvät kausaalisesti kasvavaan määrään perinnöllisiä silmäsairauksia, joita on kollektiivisesti kutsuttu ”bestrofiinipatioiksi”. Näihin on aluksi kuulunut perinnöllisiä verkkokalvon rappeumasairauksia, muun muassa Bestin vitelliforminen makuladystrofia (BVMD, tunnetaan myös nimellä Bestin tauti), joka on yksi yleisimmistä perinnöllisistä makulasairauksista, autosomaalinen resessiivinen bestrofiinipatia (ARB) ja autosomaalinen dominoiva vitreoretinokoroidopatia (ADVIRC). BEST1-mutaatioita on kuitenkin yhdistetty myös monimutkaisempiin silmäsairauksiin, joihin etusegmentti osallistuu, nimittäin autosomaalisesti dominoivaan mikrokorneaan, sauvakalvon dystrofiaan, varhain alkavaan kaihiin ja posterioriseen stafyloomaan (MRCS-oireyhtymä).

Lisääntyvä todistusaineisto BEST1-geenin koodaaman bestrofiini 1 -proteiinin (Best1) osallisuudesta silmän rappeumasairauksiin on tehnyt Best1-proteiinista intensiivisen tutkimuksen kohteen RPE:n fysiologian ymmärtämiseksi paremmin ja uusien hoitomuotojen kehittämiseksi.

Määritelmä

Bestrofinopatia on termi, joka sulkee sisäänsä heterogeenisen ryhmän BEST-geenien, erityisesti BEST1-geenin, aiheuttamien rappeuttavien silmäsairauksien fenotyyppejä . Sairaudet, joihin liittyy mutaatioita BEST1-geenissä, kuuluvat siten sairauksien spektriin, jolle on ominaista silmän epänormaali kehitys, joka ulottuu verkkokalvon ulkopuolelle.BEST1-mutaatioiden taustalla olevaan BEST1-mutaatioiden spektriin kuuluu yli 250 tunnettua mutaatiota . Lisäksi fenotyyppisiä eroja on havaittu samaa mutaatiota kantavien, toisiinsa liittymättömien potilaiden välillä ja myös perheiden sisällä, mukaan lukien taudin puhkeamisikä ja taudin etenemisnopeus.

Tämä fenotyyppinen ja alleelinen heterogeenisuus korostaa BEST1:ään liittyvien sairauksien merkittävää fenotyyppistä päällekkäisyyttä, mikä asettaa merkittäviä diagnostisia ja ennusteita koskevia haasteita. BEST1-geenimutaatioiden pleiotrooppiset vaikutukset ovat herättäneet hypoteesin, että muilla tuntemattomilla tekijöillä voi olla merkitystä bestrofiinisairauksissa, mukaan lukien geneettiset modifioijat, Best1-proteiinin vuorovaikutustekijät ja ympäristökomponentit .

Interenkiintoista on se, että kaikkien bestrofiinisairauksien tunnusmerkkinä on alentunut elektrookulografinen (EOG) Ardenin suhdesuhde (vaalea huippu/tumma kaukalo) . Tämä kliininen havainto on mahdollistanut Best-proteiinien biologisen roolin ymmärtämisen ihmisen silmässä.

Bestrofiinit

Bestrofiiniperheen proteiineja koodaa neljä geeniä ihmisen genomissa; kahden Best-proteiinin tiedetään ilmentyvän ihmisen silmässä . Bestrofiinigeeneillä on yhteinen konservoitunut geenirakenne, mutta kullakin neljästä geenistä on yksilöllinen 3-alkuinen pää, jonka pituus vaihtelee .

Bestrofiinit ovat transmembraaniproteiineja, joilla on yhteinen homologinen alue, joka sisältää runsaasti aromaattisia jäännöksiä, mukaan lukien invariantti arg-phe-pro (RFP) -motiivi .

BEST1-geeni

BEST1-geeni (tunnetaan myös nimellä VMD2-geeni) sijaitsee kromosomin 11q12 pitkällä haaralla, kattaa 11,5 kb ihmisen DNA:ta ja sisältää 11 eksonia, joista 10 on proteiinia koodaavia . BEST1 koodaa Best1-proteiinia, joka lokalisoituu verkkokalvon pigmenttiepiteelin (RPE) basolateraaliselle kalvolle . Best1-proteiinia voi esiintyä myös solunsisäisesti ; tämän Best1-alipopulaation mahdollisia vaikutuksia silmän fysiologiaan ja sairauksiin ei ole vielä selvitetty .

Best1:n ilmentyminen on suurempaa perifeerisessä kuin makulaarisessa RPE:ssä , ja tämä makulaarisen ja perifeerisen välinen ero voi selittää BVMD:n ja ADVIRC:n silmän fenotyypit. BVMD:tä aiheuttavat missense-mutaatiot voivat aiheuttaa vain makulaarista rappeutumista, koska perifeerinen RPE voi pystyä ylläpitämään subretinaalisen tilan ionimiljöötä, vaikka geenistä olisi vain yksi toimiva kopio, kun taas BEST1:n spleikkausvirheet aiheuttavat vakavampia vaikutuksia, ja niiden on epäilty olevan osallisena yleistyneessä ADVIRC-taudissa .

Best1-proteiinin ilmentymistä ei ole havaittu neurosensorisessa verkkokalvossa (NSR), sädekehässä, iiriksessä, sarveiskalvossa tai linssissä.

Systeemisesti Best1:tä on havaittu myös seuraavissa elimissä:

• munuaisissa,
• keskushermostossa (aivot ja takajuuren ganglion) ja
• kiveksissä.

Best1:tä on havaittu hippokampuksen astrosyyteissä (hammaskiilteinen gyrus ja CA1-alueet) ja pikkuaivojen Punkinje-soluissa, Bergmannin glioissa ja lamelliastrosyyteissä . Best1:n uudelleen jakautuminen reaktiivisten astrosyyttien sisällä hyppokampusalueilla viittaa siihen, että Best1:llä voi olla tärkeä rooli astrosyyttien fysiologiassa sekä neurologisissa sairauksissa, kuten Alzheimerin taudissa, Parkinsonin taudissa, aivohalvauksessa ja epilepsiassa .

Best1-proteiini on transmembraaniproteiini, jonka kiderakenne koostuu viidestä homologisesta protomeeristä (homo-pentameerinen rakenne) keskeisen huokoisen huokosrakenteen ympärillä . Best1-ionikanavaan kuuluu siis:

• Ionipore, joka on jatkuva suppilonmuotoinen eteinen, jossa on 2 restriktiokohtaa;
• Kalsiumsalpaus jokaisen protomeerin kohdalla.

Best1-proteiinilla on useita isoformeja, ja se on monitoiminen proteiini. Best1-proteiinin tunnettuja tehtäviä ovat mm:

• Silmän normaali kehitys, joskin mekanismit ovat edelleen epäselviä; RPE:llä on ratkaiseva rooli kasvutekijöiden signaloinnin säätelyssä suonikalvoon ja kovakalvoon, ja Best1-proteiinilla voi olla vaikutusta näihin mekanismeihin ,
• Kalsiumaktivoitu kloridikanava;
• Suuri anionikanava, mukaan luettuna bikarbonaattianionikanava (HCO3- kanava);
• Solunsisäisten jännitteestä riippuvaisten kalsiumkanavien (CaV) inhibiittori, prosessia, jota sen solunsisäinen C-terminaalinen domeeni välittää vuorovaikutuksen kautta näiden kanavien β-alayksikön kanssa ;
• γ-amynobutaanihapon (GABA) ja glutamaatin kuljettaminen, vaikkakin proteiinirakenneanalyysiaineisto on kyseenalaistanut tämän .

Varhaisimmat todisteet Best1:stä kalsium-aktivoituna kloridikanavana ovat peräisin klassisesta havainnosta, jonka mukaan Bestin vitelliformisessa makuladystrofiassa valohuippuvaste laskee eletro-okulografisesti, ja normaalin valohuippuvasteen oletettiin syntyvän kalsiumherkän kloridikonduktanssin aktivoitumisen seurauksena. Hiirillä on kuitenkin saatu ristiriitaista näyttöä, ja itse asiassa Best1:n modulaatio solunsisäisistä CaV-kanavista saattaa olla välttämätöntä normaalin valohuippuvasteen syntymiselle hiirillä.

BEST2-geeni

BEST2-geeni sijaitsee kromosomi 19:n lyhyellä haaralla (19p13.2-p13.12) , ja se koodaa Best2-proteiinia. Best2 toimii kalsium-aktivoituna anionikanavana, ja sen on myös osoitettu välittävän bikarbonaatin kuljetusta paksusuolen puslasoluissa ja mahdollisesti hikirauhasissa . Lisäksi sitä on havaittu ei-pigmentoituneessa epiteelissä sädekehässä, ja sillä saattaa olla merkitystä silmänsisäisen paineen fysiologiassa .

BEST3-geeni

BEST3-geeni sijaitsee kromosomin 12 pitkällä varrella (12q14.2-q15) , ja se koodaa Best3-proteiinia, jonka ilmentyminen on laajempaa. Ihmisillä Best3 näyttää ilmentyvän voimakkaasti luusto- ja sydänlihaksessa, kiveksissä ja kateenkorvassa . Best3 näyttää välittävän cGMP-riippuvaista kalsium-aktivoitua kloridivirtaa , ja sillä saattaa olla soluja suojaavia tehtäviä endoplasmisen retikulumin stressiä, oksidatiivista stressiä ja tulehdusta vastaan .

BEST4-geeni

BEST4-geeni sijaitsee kromosomi 1:n lyhyellä haaralla (1p33-p32.3) . Best4-proteiinin ilmentymistä ei ole tutkittu, mutta Best4:n lähetti-rna:n ilmentymistä on havaittu paksusuolessa, aivoissa, selkäytimessä, henkitorvessa ja kiveksissä . Best4 näyttää olevan kloridikanava, joka aktivoituu kalsiumin vaikutuksesta annosriippuvaisesti, mutta sen fysiologiset tehtävät ovat edelleen suurelta osin tuntemattomia.

Bestrofinopatioiden patogeneesi

BEST1-mutaatiot

Best1-proteiinin rakenneanalyysi viittaa siihen, että Best1-proteiinissa on ainakin kolme tärkeää aluetta, joilla on toiminnallista merkitystä :

1. Ensimmäinen restriktiokohta kaulan seudulla;
2. Kalsiumin kiinnittymiskohde;
3. Toisen restriktiokohdan ioni huokosen alaosassa.

Neljäs mahdollisesti kriittinen alue voi olla huokosen sytosolinen aukko, joka vaikuttaa suhteelliseen anionipermeabiliteettiin.

BEST1-geenin tautia aiheuttavia mutaatioita on kuvattu koko Best1-protomeerin alueella, mutta monet bestrofiinisairauksiin liittyvät mutaatiot liittyvät ensimmäiseen restriktiokohtaan ja kalsium-clasp-kohtaan .

Proteiinin virheellinen kulkeutuminen

On esitetty, että tietyt BEST1-geenin mutaatiot (Best1T6R, Best1Y227N, Best1V235A ja Best1Q238R) voivat johtaa Best1-proteiinin virheelliseen kulkeutumiseen RPE:n basolateraaliselle membraanille ja intrasellulaariseen kerääntymiseen, kuten muissa tunnetuissa kanavapatioissa tapahtuu . Laboratoriotodisteet ovat kuitenkin tältä osin ristiriitaisia, sillä proteiinin mislokalisaatiota on havaittu joissakin RPE-solulinjoissa, mutta ei toisissa. Mielenkiintoista on, että autosomaalisesti resessiivisen bestrofinopatian (ARB) mutaatioiden on osoitettu johtavan Best1-proteiinin mislokalisaatioon ja proteasomaaliseen hajoamiseen .

Anionikanava-aktiivisuus

Anionivirtojen voimakasta heikentymistä on osoitettu Best1-mutaatioissa, jotka ovat yhteydessä bestrofinopatioihin (lukuun ottamatta ADVIRC:tä) . Heikentynyt ionivirtaus RPE:n läpi voi johtaa muuttuneeseen adheesiokykyyn fotoreseptorien välisen matriisin ja RPE:n välillä tai fagosytoosin vähenemiseen fotoreseptorien ulompien segmenttien fagosytoimisessa RPE:ssä .

Muuttunut läpäisevyys suurille anioneille

Tietyillä mutaatioilla (Glu119Cln-variantti), jotka on tunnistettu härkäsilmäisessä makulopatiassa ja ikään liittyvässä makuladegeneraatiossa, saadaan aikaan kanava, jonka suhteellinen läpäisevyys suurille anioneille on muuttunut .

Soluinsisäinen kalsiumsignalointi

Koska Best1 on fysikaalisessa ja toiminnallisessa vuorovaikutuksessa CaV-kanavien kanssa, mikä on sen solunsisäisen C-terminaalisen domeenin välittämä prosessi, on oletettu, että tietyt BEST1-geenin mutaatiot vaikuttavat ainutlaatuisesti Best1-proteiinin kykyyn olla vuorovaikutuksessa näiden jännitteestä riippuvaisten kalsiumkanavien kanssa . Tosiasiassa tietyillä BEST1:n mutaatioilla on CaV-kanavia estävä vaikutus, joka on vähäisempi kuin villityypin bestrofiini-1-proteiinilla .

Patofysiologia

Ymmärrys bestrofiinisairauksien patofysiologiasta on edelleen puutteellinen. Kuten edellä on selitetty, BEST1-geenin mutaatiot voivat muuttaa proteiinin ionikanavatoimintoja ja aiheuttaa RPE-miljöössä ionisen epätasapainon, joka johtaa RPE:n heikentyneisiin toimintoihin. Useimpiin BVMD:tä aiheuttaviin mutaatioihin liittyy kloridivirran puuttuminen, joka johtuu usein dominoivasta negatiivisesta mekanismista. AVMD:tä sairastavilla potilailla on löydetty sekä dominantti negatiivisia (kloridivirran puuttumiseen johtavia) BEST1-geenin mutaatioita että haploinsuffenssimutaatioita (jotka johtavat 10-40 %:iin villin tyypin kloridivirrasta) .

BEST1-mutaatioiden ilmentyminen on vaihtelevaa ja niiden tunkeutuminen epätäydellistä. Kun BVMD:ssä ei ole havaittu selkeää genotyyppi-fenotyyppi -korrelaatiota, BEST1-mutaatioiden ja ADVIRC- ja MRCS-oireyhtymän fenotyyppien välillä näyttää olevan selkeä korrelaatio . Kaikki ADVIRC- ja MRCS-oireyhtymissä esiintyvät mutaatiot vaikuttavat liitokseen, mikä johtaa ADVIRC-oireyhtymässä kehyksen sisäisiin deleetioihin tai duplikaatioihin ja MRCS-oireyhtymässä kehyksen sisäisiin deleetioihin. Autosomaalista resessiivistä bestrofinopatiaa (ARB) pidetään nolla-fenotyyppinä, jonka aiheuttavat homotsygoottiset tai yhdistelmäheterotsygoottiset nonsense- tai missense BEST1-mutaatiot .

Vitelliforminen materiaali

BVMD:n ja AVMD:n osalta on ajateltu, että nesteen ja vitelliformisen materiaalin kertyminen on seurausta ionikuljetuksen ja nesteen homeostaasin häiriöstä, mikä johtaa nesteen kertymiseen RPE:n ja fotoreseptorisolujen väliseen potentiaaliseen tilaan; tämä puolestaan johtaisi fagosytoimattomien fotoreseptorin ulompien segmenttien kerääntymiseen, myrkyllisten fluoroforien kertymiseen ja toksisiin vaurioihin fotoreseptoreissa ja RPE:ssä. Uudempien todisteiden valossa tämä ”klassinen” hypoteesi voi kuitenkin selittää parhaimmillaankin vain osittain bestrofiinisairauksien patofysiologian.

Koska lipofuskiinikerrostuma on hallitseva kliininen piirre BVMD:ssä ja ARB:ssä, on ehdotettu, että lipofuskiinikerrostuma voisi olla bestrofiinisairauksien patofysiologian taustalla. Hyperspektraalista autofluoresenssikuvausta (HAI) käyttävistä tutkimuksista saadut havainnot viittaavat kuitenkin vahvasti siihen, että nämä RPE:n fluoroforit heijastavat pikemminkin vaurioituneen RPE:n ennenaikaista toimintahäiriötä kuin että ne osallistuisivat bestrofiinisairauksien patofysiologiaan.

Kolesterolin homeostaasi

Kolesterolin homeostaasi on olennainen ulkosegmentin rakenteen ja toiminnan ylläpitämisessä, ja tämän homeostaattisen prosessin säätelyhäiriöitä on havaittu bestrofiinipatioissa . Best1-mutaation verkkokalvon kolesterolihomeostaasin muutoksiin kuuluvat:

• esteröitymättömän kolesterolin lisääntyminen RPE:ssä;
• esteröityneen kolesterolin epänormaali jakautuminen Bruchin kalvolta fotoreseptorin ulommille segmenteille;
• 4-hydroksi-2-nonenaali (HNE) -adduktien (lipidiperoksidaation sivutuotteet) lisääntyneet tasot verkkokalvolla.

Kolesteroliesterien ja HNE-adduktien muuttunut jakautuminen valoreseptorikerroksessa voi johtaa kroonisiin tulehdusärsykkeisiin, jotka liittyvät heikentyneeseen kalsiumsignaaliin ja nestevirtaukseen, ja ne voivat osaltaan heikentää RPE:n, NSR:n ja valoreseptorien välisen matriisin välisiä adheesiovoimia .

Retinaalisen pigmenttiepiteelin ja fotoreseptorin rajapinta

RPE:n ja fotoreseptorin vuorovaikutus häiriintyy bestrofinopatioissa :

• Best1-mutaantuneilla RPE-soluilla on apikaalisten mikrovillien vetäytyminen;
• Käpyjä peittävä normaali kaksikerroksinen ekstrasellulaarinen vaippa, joka on vastuussa RPE:n ja käpyjen ulomman segmentin normaalista kiinnittymisestä toisiinsa, näyttäisi hävinneen Best1-mutaantuneissa verkkokalvoissa.

Best1-geenin mutaatioiden aiheuttamien silmän fenotyyppien kirjo

Best vitelliforminen makuladystrofia (BVMD)

Ensimmäisen kuvauksen tekiAdams vuonna 1883, mutta se on nimetty tri. Friedrich Bestin mukaan, joka esitti yksityiskohtaisen taudin perimätiedon vuonna 1905, Bestin vitelliforminen makuladystrofia eli Bestin tauti on perinnöllinen verkkokalvon dystrofia, johon liittyy verkkokalvon pigmenttiepiteeli (RPE) ja joka johtaa tyypilliseen kahdenväliseen keltaiseen ”munankeltuainen”-ilmiöön makulassa. Tauti puhkeaa yleensä lapsuudessa tai varhaisaikuisuudessa, ja sen näköennuste on yleensä hyvä. BVMD on yleisin autosomaalinen dominoiva makuladystrofia . BVMD periytyy autosomaalisesti dominoivasti, mutta sen penetraatio on epätäydellinen ja ekspressiivisyys vaihtelee; tätä vaihtelua esiintyy sekä perheiden välillä että perheiden sisällä . Vitelliformisen leesion ilmaantuminen tapahtuu yleensä 3-15 vuoden iässä, mutta sitä voi esiintyä myös myöhemmillä vuosikymmenillä.

Kliiniset vaiheet

Paras tauti on kuvattu laajasti . Pohjimmiltaan BVMD:ssä katsotaan olevan 6 kliinistä vaihetta:

VaiheI (Previtelliforminen):normaali näkökyky, normaalit tai vain hienovaraiset RPE-muutokset (pienet, keskeiset hunajakennorakenteetkeskellä) ja epänormaali EOG.

VaiheII (Vitelliforminen):klassinen ”munankeltuainen”-vaurio. 30 %:lla on ektooppisia leesioita. Normaali näkö tai lievä näön menetys.

VaiheIII (Pseudohypopyon):lipufuskeiinin kerrostuminen. Näkö samanlainen kuin vaiheessa II.

VaiheIV (Vitelleruptive):materiaalin hajoaminen antaa ”munakokkelin” vaikutelman. Näkö voi olla samanlainen tai lievästi heikentynyt kuin vaiheessa I/II.

VaiheV (Atrofinen): KeskiRPE ja verkkokalvon surkastuminen. Näkö voi olla 20/30 – 20/200.

Vaihe VI (CNV): Tätä komplikaatiota esiintyy noin 20 %:lla potilaista. Näkö on usein heikentynyt 20/200 tai huonompi.

Leesiot ovat tyypillisesti molemminpuolisia ja suhteellisen symmetrisiä, vaikka joskus esiintyy myös yksipuolisia.

Vaikka BVMD:ssä esiintyy yleensä yksi leesio, jopa 30 %:lla potilaista voi esiintyä useita leesioita; tätä voidaan kutsua multifokaaliseksi Bestin taudiksi . Näissä tapauksissa sekä pieniä että suuria leesioita esiintyy sekä foveaalisissa että extrafoveaalisissa paikoissa, joskin extrafoveaaliset leesiot ovat yleensä pienempiä ja sijaitsevat yleensä ylempänä makulassa. Useimmiten vitelliforminen dystrofia on molemminpuolinen prosessi, vaikka usein on raportoitu myös yksipuolisia muutoksia. Klassisesti kuvattu vitelliforminen rakenne muistuttaa munankeltuaista takapuolella, mutta toisinaan se on oranssimpi tai jonkin verran suurennettu ja siinä on tumma reuna. Verkkokalvon verisuonet kulkevat näiden vaurioiden reunan läpi häiriöttä. Joskus voidaan nähdä useita vitelliformisia rakenteita kerralla, mutta usein näitä vaurioita ei esiinny koskaan.

Näöntarkkuus heikkenee minimaalisesti, erityisesti varhaisvaiheessa. Näön heikkeneminen on useinasymmetristä ja sitä on mahdotonta ennustaa silmänpohjan visualisoinnin perusteella.silmänpohjan löydös on huomattavan raju verrattuna hyvään näöntarkkuuteen. Sairauden edetessä potilailla voi esiintyä hidasta, molemminpuolista näöntarkkuuden heikkenemistä, sentraalista skotoomaa tai metamorfopsiaa. Toissijaisessa CNV:ssä näön heikkeneminen voi kuitenkin olla nopeaa. Usein potilaat ovat hyperooppisia ja heillä on jonkinasteinen astigmatismi.

Differentiaalidiagnoosi

Bestin taudin differentiaalidiagnostiikkaan kuuluvat aikuisten foveomakulaarinen vitelliforminen dystrofia (kuvioidun dystrofian piirissä), iän aiheuttama makuladegeneraatio, dominoiva druseni, sentraalinen seroosinen retinopatia, toksoplasmoosin aiheuttama retinokoroidiitti, solarinen verkkokalvon retinopatia, makulaarinen reikä tai muut keskeisen makulaarisen surkastumispesäkkeen syitä aiheuttavat syyt, kuten toksoplasmoosi tai myooppinen rappeutuminen.

Huomattakoon, että VMD2-geenin mutaatiot voivat johtaa laajaan tautispektriin, mukaan lukien aikuisiällä puhkeava foveomakulaarinen vitelliforminen dystrofia, autosomaalinen bestrofinopatia, autosomaldominantti vitreoretinokoroidopatia ja ”mikrosarveiskalvon, verkkokalvon dystrofian,kaihin ja posteriorisen stafylooman” syndrooma. EOG on kaikissa näissä tiloissa yleisesti epänormaali.

Diagnostiset testit

Vaikka Bestin tauti voidaan yleensä diagnosoida kliinisesti, useista testeistä voi olla apua diagnoosin vahvistamisessa.

Elektro-okulogrammi (EOG): Yleisesti epänormaali, Ardenin suhde (vaalea:tumma) 1,5 tai vähemmän.

Elektro-retinogrammi (ERG): Täysin normaali.

Optinen koherenssitomografia (OCT): Voidaan käyttää paikallistamaan vitelliformleesiota subetinaaliseen tilaan, osoittamaan käpyjen ulkosegmenttien paksuuntuminen ja voidaan käyttää CNV:hen liittyvän nesteen arvioimiseen.

Fluoresceiiniangiogrammi (FA): Tyypillisen vitelliformlesion hypofluoresenssi, ja taudin edetessä hyper- ja hypofluoresenssin sekakuvio väistyy lopulta atrofisen vaiheen hyperfluoresenssin tieltä.

Fundusautofluoresenssi (FAF): Aikaisemmissa vitelliformivaiheissa hyperautofluoresenssi on vallitsevaa. Tämä hyperfluoresecenssi tasaantuu pseduohypopyonivaiheessa ja muuttuu pilkulliseksi hypoautofluoresenssialueilla vitelleruptivaiheen aikana, ja lopulta se muuttuuhypofluoresenssiksi atrofisen vaiheen aikana. FAF:llä havaitut muutokset voivat edeltää tai näkyä selvemmin kuin oftalmoskopiassa

Hoito

Bestin taudille ei ole lääketieteellistä tai kirurgista hoitoa. CNV voi kuitenkin olla potentiaalisesti tuhoisa komplikaatio. Anti-VEGF-hoito CNV:n hoitoon Bestin taudissa on osoittanut mahdollisuuksia parantaa tuloksia, ja myös fotodynaamista hoitoa on kokeiltu.

Komplikaatiot

BVMD:n myöhäisvaiheen komplikaatioita ovat :

• Sub-RPE-fibroosi,
• RPE-atrofia,
• Geografinen atrofia,
• Choroidaalinen neovaskularisaatio, jota eräät kirjoittajat pitävät VI-vaiheessa olevana,
• Subretinaalinen verenvuoto melko vähäisen päähän tai silmään kohdistuneen trauman jälkeen,
• Makulan reiät.

Aikuisiän vitelliforminen makuladystrofia (AVMD) / aikuisiän foveomakulaarinen vitelliforminen dystrofia (AFVD)

AVMD, joka tunnetaan myös nimellä aikuisiän foveomakulaarinen vitelliforminen dystrofia (AFVD), on yhdistetty mutaatioihin BEST1-, PRPH2-, IMPG1- ja IMPG2-geeneissä, ja se kuuluu ryhmään tauteja, joita kutsutaan nimellä ”kuvionäytteiset dystrofiat” . Vain vähemmistö tapauksista näyttää liittyvän BEST1:n autosomaalisesti dominoiviin mutaatioihin .

Kliiniset ilmenemismuodot

Klassisesti AVMD-muutoksiin kuuluvat :

• Sporadinen, vaikka jonkin verran on raportoitu familiaalista klusteroitumista,
• Alkaminen tyypillisesti 30-50 vuoden iässä,
• Autofluoresenssi, subfoveaalinen keltainen vitelliformin kaltainen 500-700 µm:n kokoinen leesio,
• Ei näköoireita tai lievä – kohtalainen näöntarkkuuden heikkeneminen,
• Hyperheijastava materiaali NSR:n ja RPE:n välissä.

Komplikaatiot

AVMD:n komplikaatioita ovat:

• Choroidal neovaskularisaatio,
• RPE:n irtauma.

Autosomaalinen resessiivinen bestrofinopatia (ARB)

ARB:n on oletettu edustavan ihmisen ”nolla-fenotyyppiä Best1:lle, koska BEST1:n molempien alleelien on oltava mutatoituneita . Useimmat ARB-potilaat ovat yhdistelmäheterotsygootteja, vaikka myös homotsygootteja on kuvattu .

Kliiniset ilmenemismuodot

Tyypillisiä ARB:n kliinisiä ja elektrofysiologisia piirteitä ovat :

• Näöntarkkuuden heikkeneminen alkaa yleensä ensimmäisellä elinvuosikymmenellä, vaikka myöhäisiä esiintymiä on kuvattu vasta viidennellä elinvuosikymmenellä;
• Hyperopia,
• Matala etukammio,
• Multifokaalisia pistemäisiä, fluoresoivia, keltaisia pisteitä/pilkkuja verisuonikaarien ympärillä,
• Makulan vauriot, joissa on subretinaalista fibroosia foveaa alempana,
• Makulaturvotusta ja subretinaalista nestettä,
• Vähentynyt koko kentän ERG:n skotooppinen ja fotooppinen vaste;
• Selvästi epänormaali kuvio ERG;
• Vähentyneet multifokaaliset ERG-vasteet,
• Voimakkaasti vähentynyt EOG:n valon nousu.

Näkö heikkenee ajan myötä, mutta yleensä hyvin hitaasti; tärkeä syy näön heikkenemiseen on suonikalvon neovaskularisaation kehittyminen .

Autosomaalinen dominoiva vitreoretinokoroidopatia (ADVIRC)

ADVIRC on harvinainen perifeerinen suonikalvon pigmenttisairaus . Tähän mennessä neljä BEST1-geenin mutaatiota on tunnistettu ADVIRC:n aiheuttajiksi :

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

KLIINISET ILMESTYSMUODOT

Tyypillisiä piirteitä ADVIRC:ssä ovat mm :

• 360-asteinen, perifeerinen, verkkokalvon kehänmyötäinen hyperpigmentoitunut kaistale, joka ulottuu ekvatoriaalisen alueen ja ora serrata -alueen välille;
• lasiaiskudoksen fibillaarinen tiivistyminen,
• pistemäiset valkoiset sameudet verkkokalvolla
• veri-verkkokalvoesteen rikkoontuminen
• verkkokalvon verisuonten neovascularisaatio.

Potilailla, joilla on ADVIRC, voi esiintyä myös seuraavia piirteitä:

• Nystagmus,
• Mikrosarveiskalvo,
• Nanoftalmos,
• Hyperopia,
• Kapea etukammiokulma, suhteellisen suuri subakuutin ja akuutin glaukooman esiintyvyys,
• Verkkokalvon arteriolaarinen ahtauma,
• Vaaleat näköhavaintokiekot.

Vaikka varhaisemmissa vaiheissa ekvaattorin jälkeisellä alueella ei näy verkkokalvomuutoksia, tauti käsittää myöhemmissä vaiheissa koko verkkokalvon.

Kokovälin ERG on tavallisesti normaali, mutta se voi olla alikorostunut, ja eliniän mittaan kehittyy heikentyneitä sauvojen ja käpyjen reaktioita.

Komplikaatioita

Suurimmalla osalla ADVIRC:tä sairastavista potilasmiehistä säilyy elämänsä aikana hyvä näöntarkkuus. ADVIRC-potilaiden näkövammaisuuteen johtavia komplikaatioita ovat:

1. Makulaturvotus,
2. Chororioretinaalinen atrofia,
3. Verkkokalvon irtauma,
4. Lasiaisverenvuoto.

Autosomaalinen dominoiva mikrosarveiskalvon, sauvakalvon dystrofia, varhain alkava harmaakaihi, takimmainen stafyloomaoireyhtymä (MRCS-oireyhtymä)

Kliiniset oireet

MRCS-oireyhtymälle on ominaista :

• Autosomaalinen dominoiva periytymistapa,
• Hyperopia,
• Mikroskooppinen sarveiskalvo,
• Varhain alkava pulverimainen kaihi,
• Kapea etukammiokulma,
• Sauvakalvon dystrofia,
• Takimmainen stafylooma silmissä, joiden akselipituus on muuten normaali;
• Perifeerinen RPE-atrofia ja verkkokalvon pigmenttipoikkeavuudet posteriorisen stafylooman etupuolella nuoremmilla potilailla, jotka voivat laajentua posterioriseen napaan ja stafyloomaan iän edetessä,
• Epänormaali EOG,
• Epänormaalin alapuolella olevat ERG-löydökset nuoremmilla potilailla ja heikentynyt ERG-kuvaus iäkkäillä potilailla.

Ensimmäinen näköoire on tyypillisesti nyktalopia teini-iässä. Näöntarkkuuden asteittainen heikkeneminen pahenee 30 ikävuoden jälkeen, mikä johtaa usein kaihileikkaukseen toisella tai kolmannella vuosikymmenellä; lopullinen näöntarkkuus vaihtelee yleensä 20/100:sta valon havaitsemattomuuteen .

Vaikka posteriorinen stafyloma silmässä, jonka akselinpituus on normaali, on yleisin löydös, joillakin potilailla, joilla on Val239Met BEST1 -mutaatio, oli stafyloman sijasta nanoftalmia, joka on suurelta osin päällekkäinen ADVIRC-fenotyypin kanssa .

Täyskenttä-ERG:ssä nähdään subnormaalisia skotopia- ja fotopia-vasteita, joilla on epänormaalimpia skotopia-vasteita (sauvojen kongin kuppikadon dystrofiaa) kahdella ensimmäisellä vuosikymmenellä elämästä. Ajan myötä ERG sammuu . EOG on epänormaali kaikilla MRCS-oireyhtymää sairastavilla potilailla.

On esitetty, että MRCS-oireyhtymä voi olla AD VIRC:n muunnos ja että nämä oireyhtymät edustavat Best1-mutaatioiden aiheuttamien silmän epänormaalin kehityksen ja verkkokalvon toimintahäiriöiden kirjoa .

Retinitis Pigmentosa (RP)

Joidenkin potilaiden, joilla on RP:n kaltainen konsentrinen verkkokalvon dystrofia, on todettu kantavan BEST1:n missense-mutaatioita, joista kolmella ilmeni autosomaalinen dominantti ja yhdellä autosomaalinen resessiivisyys .

Onko nämä potilaat olleet väärin diagnosoituja ADVIRC-tapauksia, siitä kiistellään, ja viimeaikaiset raportit viittaavat siihen, että Best1:een liittyvä RP voi olla monigeeninen .

BEST1-variantti (Glu119Gln) on tunnistettu joillakin potilailla, joilla on härkätahra-makulopatia ja ikääntymiseen liittyvä silmänpohjan makulaarinen degeneraatio (AMD); vaikkakin kloridivirrat olivat normaaleja, havaittiin suuri anionien läpäisevyys . Vaikka AMD:tä sairastavilla potilailla on tunnistettu kaksi muuta BEST1:n varianttia, nämä mutaatiot eivät vaikuttaneet proteiinin anionikanavan toimintaan.

BEST2-, BEST3- ja BEST4-geenit silmän terveydessä ja sairauksissa

Bestrofiiniproteiineista vain Best1:n mutaatiot on yhdistetty ihmisen silmäsairauksiin. Mielenkiintoista on, että Best2:n knockout-hiiristä saadut todisteet viittaavat siihen, että Best2-proteiinilla on rooli kammionesteen dynamiikassa, kammionesteen tuotannon antagonistina ja mahdollisesti ulosvirtausreitin modulaattorina.

Potentiaaliset hoitomuodot bestrofiinisairauksia varten

Tänään bestrofiinisairauksia sairastavilla potilailla ei ole mitään lopullisia hoitoja tai hoitoja. Lisääntyvä ymmärrys Best1:n roolista silmän fysiologiassa ja patofysiologiassa on mahdollistanut uusien mahdollisten hoitomuotojen, kuten uusien lääkehoitojen, geeniterapian ja RPE-siirron, tutkimuksen.

Farmakologiset hoidot

Proteasomin estäjät

In vitro -tutkimuksissa on havaittu, että ARB-mutanteissa, joissa Best1-proteiini oli lokalisoitunut väärään paikkaan ja joissa se oli hajonnut proteasomaalisesti, hoito kahdella proteasomin estäjällä, 4-fenyylibutyraatilla ja bortetsomibilla, pelasti Best1:n sijoittumisen basolateraaliselle plasmamembraanille MDCK-II-soluissa, ja se palautti kloridijohtokyvyn .

Fotoreseptorin ulomman segmentin hajoamisen palauttaminen

On osoitettu, että joihinkin BVMD-mutaatioihin liittyy alentunut fotoreseptorin ulomman segmentin (OS) hajoamisaste. In vitro -tutkimukset, joissa käytettiin BVMD-potilailta peräisin olevia RPE-kantasoluja, viittasivat siihen, että valproiinihappohoito yhdessä rapamysiiniin yhdistetyn rapamysiinin kanssa tai ilman sitä voisi lisätä fotoreseptorin OS:n hajoamisnopeutta .

Geenihoidot

Geenihoidon antamisen verkkokalvosairauksissa on osoitettu tuottavan kliinisiä hyötyjä RPE65-geeniin liittyvissä perinnöllisissä verkkokalvon dystrofioissa (RP ja Leberin synnynnäinen amauroosi) , ja useita verkkokalvosairauksien geenihoitokokeiluja tutkitaan parhaillaan .

BEST1-geeni näyttää olevan hyvä geenihoidon kohde erityisesti autosomaalisesti resessiivisesti periytyvissä taudeissa, nimittäin ARB. Koiran multifokaaliseksi retinopatiaksi kutsutussa ARB:n koiramallissa adenovirusvektorivälitteinen (AAV2) BEST1-geenin siirto verkkokalvon pigmenttiepiteeliin johti verkkokalvon vaurioiden kääntymiseen ainakin 23 kuukaudeksi. Lisäksi AAV2-välitteinen BEST1-geeninsiirto johti vitelliformisten leesioiden ja valomoduloitujen mikrodetaatioiden kääntymiseen, ja immunokemiallisella tasolla havaittiin rakenteellisten muutosten korjaantumista RPE:n ja fotoreseptorin rajapinnalla.

Kantasolupohjainen verkkokalvon pigmenttiepiteelin siirto

Kantasolupohjaisia hoitoja, joissa käytetään indusoituja pluripotentteja kantasoluja (iPSC), tutkitaan intensiivisesti verkkokalvon rappeumasairauksien, kuten IRD:n ja AMD:n, hoitamiseksi. Parhaillaan on meneillään kliininen tutkimus, jossa arvioidaan iPSC:stä peräisin olevan RPE:n allograft-siirron turvallisuutta. Autologisen iPSC-RPE:n mahdollista käyttöä harkitaan verkkokalvon rappeutumissairauksien hoidossa, ja se voi olla potentiaalinen hoito BVMD:n, AVMD:n, ARB:n, ADVIRC:n ja BEST:hen liittyvän RP:n lievittämiseksi tai täydelliseksi parantamiseksi.

Johtopäätös

Bestrofiiniin liittyvien sairauksien patologisia mekanismeja on haastavaa tutkia. Bestrofiinisairauksien eläinmalleja on niukasti, ja todisteet lopullisesta yhteydestä eläinten/in vitro -löydösten ja ihmisten sairauksien välillä ovat parhaimmillaankin rajallisia. Lisääntyvä ymmärrys Best-proteiinien biologisista tehtävistä ja BEST1-mutaatioiden osuudesta silmäsairauksiin on kuitenkin avannut mahdollisuuden tutkia uusia hoitomuotoja, kuten geeniterapiaa ja kantasolupohjaisia hoitoja, jotka voivat johtaa bestrofiinisairauksien lieventämiseen tai parantamiseen.

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.Bestrofinopatia: 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.Restoration of mutant bestrophin-1 expression, localisation and function in apolarised epithelial cell model 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: paras kohde geeni- ja soluterapioille. Mol Ther. 2015;23(12):1805-9.
8. 8. Marmorstein A.D;Cross H.E. Bestrofiinien toiminnalliset roolit silmän epiteelissä. 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. Bestin makuladystrofian aiheuttavan geenin tunnistaminen.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. 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. Bestrofiinimutaatioiden kloridikanava-aktiivisuus, joka liittyy lievään tai myöhään alkavaan makuladegeneraatioon. Invest.Ophthalmol.Vis. Sci. 48, 4694-4705.
14. 14.0 14.1 14. Strauss O. et al.The role of bestrophin-1 in intracellular Ca(2+) signaling. Advances inexperimental medicine and biology. 2014; 801:113-119.
15. 15.0 15.1 15. Mullins et al. 2007. Bestrofiinin erilainen makulaarinen ja perifeerinen ilmentyminen ihmisen silmissä ja sen merkitys Bestin tautiin. IOVS, July 2007, Vol. 48, No. 7
16. Woo D.H. et al. TREK-1ja Best1-kanavat välittävät nopeaa ja hidasta glutamaatin vapautumista astrosyyteissä kunGPCR-aktivointi. Cell. 2012; 151:25-40.
17. Park H. et al. Bestrophin-1 koodaaCa2+-aktivoitua anionikanavaa hippokampuksen astrosyyteissä. 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. The Journal ofclinical investigation. 2010; 120:1722-1735.
20. Cui C.Y. et al. Forkheadtranskriptiotekijä FoxA1 säätelee hien eritystä Bestrophin-2 anionikanavan ja Na-K-Cl-kotransporter 1:n kautta. Proceedings of the National Academy ofSciences of the United States of America. 2012; 109:1199-1203.
21. Bakall B. et al. Bestrophin-2on mukana silmänsisäisen paineen synnyssä. 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 conductance in vascular smooth musclecells. Circ. Res. 103: 864-872, 2008.
25. Lee W.K. et al..ERK1/2-riippuvainen bestrofiini-3:n ilmentyminen estää ER-stressin aiheuttaman solukuoleman munuaisten epiteelisoluissa vähentämällä CHOP:tä. Biochimica et biophysica acta.2012; 1823:1864-1876
26. SvenningsenP. Stressaantuneet podosyytit – Bestrofiini-3 ei ole vain Bestrofiini-3. Actaphysiologica. 2015; 214:430-431.
27. Golubinskaya, V. et al. 2015. Bestrofiini-3 ilmentyy eri tavoin hiiren normaaleissa ja loukkaantuneissa glomerulaarisissa podosyyteissä.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+)-aktivoitu Cl(-) virta ihmisen bestrofiini-4:stä excisedmembrane patches. J.Gen. Physiol. 127: 749-754, 2006].
30. Xiao Q., Hartzell H.C.,Yu K. Bestrofiinit ja retinopatiat. 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-solumallinnus Bestin taudista: näkemyksiä perinnöllisen makuladegeneraation patofysiologiasta. 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.Adult-onset foveomacular vitelliform dystrophy: A fresh perspective. Kliininen ja molekyyligeneettinen tutkimus harvinaisesta dominantisti periytyvästä oireyhtymästä (MRCS), johon kuuluu mikrosarveiskalvo, sauvakalvon dystrofia, harmaakaihi ja takimmainen stafyloma. Br. J. Ophthalmol. 87, 197-202.
35. 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.
36. Zhang Y. et al. Parantuneet sisään- ja ulosvirtausnopeudet huolimatta alhaisemmasta IOP:sta bestrofiini-2-puutteisilla hiirillä. Investigative ophthalmology& visual science. 2009; 50:765-770.
37. Hafler BP. Kliininen kehitys perinnöllisissä verkkokalvon rappeumissa: Gene Therapy Clinical Trials and Advances in Genetic Sequencing. Retina. 2017;37(3):417-423.
38. 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.
39. https://eyewiki.aao.org/Voretigene_neparvovec-rzyl_(Luxturna%E2%84%A2)
40. Hafler BP. Clinical Progress inInherited Retinal Degenerations: Gene Therapy Clinical Trials and Advances inGenetic Sequencing. Retina.2017;37(3):417–423.
41. Guziewicz KE et al. Rekombinantti AAV-välitteinen BEST1-siirto verkkokalvon pigmenttiepiteeliin: serotyyppiriippuvaisten verkkokalvovaikutusten analysointi. PloS one. 2013; 8:e75666.
42. Guziewicz KE et al. BEST1-geeniterapia korjaa valolle altistumisen moduloimaa verkkokalvon laajuista mikrolisäystä. PNAS 20.3.2018 115 (12) E2839-W2848.