Best Disease and Bestrophinopathies

Mutacje w genie BEST1 są przyczynowo związane z rosnącą liczbą dziedzicznych chorób okulistycznych, które zostały zbiorczo określone jako „bestrofinopatie”. Początkowo dotyczyły one dziedzicznych chorób degeneracyjnych siatkówki, w tym m.in. Best vitelliform macular dystrophy (BVMD, znanej również jako choroba Besta), jednej z najczęstszych dziedzicznych chorób plamki, autosomalnej recesywnej bestrofinopatii (ARB) oraz autosomalnej dominującej witreoretinochoroidopatii (ADVIRC). Jednakże mutacje BEST1 zostały również przypisane do bardziej złożonych chorób okulistycznych z zajęciem przedniego odcinka oka, takich jak: autosomalny dominujący zespół mikroskorupy, dystrofia rogówkowo-twardówkowa, zaćma o wczesnym początku, staphyloma tylna (MRCS).

Wzrastająca liczba dowodów na udział białka Bestrofin 1 (Best1), kodowanego przez gen BEST1, w chorobach degeneracyjnych oczu sprawiła, że białko Best1 stało się przedmiotem intensywnych badań mających na celu dalsze zrozumienie fizjologii RPE oraz opracowanie nowych terapii.

Definicja

Bestrofinopatia jest terminem obejmującym heterogenną grupę fenotypów degeneracyjnych chorób oczu wywołanych przez geny BEST, a konkretnie gen BEST1 . Choroby związane z mutacjami w genie BEST1 należą więc do spektrum chorób charakteryzujących się nieprawidłowym rozwojem gałki ocznej, wykraczającym poza siatkówkę. Spektrum mutacji BEST1 leżące u podstaw bestrofinopatii obejmuje ponad 250 znanych mutacji. Ponadto zauważono różnice fenotypowe między niespokrewnionymi pacjentami posiadającymi tę samą mutację, a także w obrębie rodzin, w tym wiek zachorowania i tempo progresji choroby.

Ta fenotypowa i alleliczna heterogenność podkreśla istotne fenotypowe nakładanie się zaburzeń związanych z BEST1, co stanowi istotne wyzwanie diagnostyczne i prognostyczne. Plejotropowe efekty mutacji genu BEST1 wzbudziły hipotezę, że inne nieznane czynniki mogą odgrywać rolę w bestrofinopatiach, w tym modyfikatory genetyczne, interakcje z białkiem Best1 i komponenty środowiskowe

Co ciekawe, zmniejszony elektrookulograficzny (EOG) stosunek Arden (jasny szczyt / ciemne koryto) jest cechą charakterystyczną wszystkich bestrofinopatii. To odkrycie kliniczne pozwoliło na dalsze zrozumienie biologicznej roli białek Best w ludzkim oku.

Bestrofiny

Rodzina białek Bestrophin jest kodowana przez cztery geny w ludzkim genomie; wiadomo, że dwa z białek Best ulegają ekspresji w ludzkim oku. Geny bestrofin mają wspólną konserwowaną strukturę genową, ale każdy z czterech genów ma unikalny 3-pierwszy koniec o zmiennej długości .

Bestrofiny są białkami transmembranowymi, które dzielą region homologiczny zawierający dużą zawartość reszt aromatycznych, w tym niezmienny motyw arg-phe-pro (RFP) .

Gen BEST1

Gen BEST1 (znany również jako gen VMD2) znajduje się na długim ramieniu chromosomu 11q12, obejmującym 11,5 kb ludzkiego DNA i zawierającym 11 eksonów, z których 10 koduje białko . BEST1 koduje białko Best1, które lokalizuje się w błonie podstawnej nabłonka pigmentu siatkówki (RPE). Białko Best1 może być również obecne wewnątrzkomórkowo; potencjalne implikacje tej subpopulacji Best1 w fizjologii oka i chorobie pozostają do wyjaśnienia .

Ekspresja Best1 jest wyższa w obwodowym niż w plamkowym RPE , a ta plamkowo-obwodowa różnica może odpowiadać za fenotypy oczne w BVMD i ADVIRC. Mutacje typu missense powodujące BVMD mogą powodować tylko zwyrodnienie plamki żółtej, ponieważ obwodowe RPE może być w stanie utrzymać środowisko jonowe przestrzeni podsiatkówkowej nawet z tylko jedną funkcjonującą kopią genu, podczas gdy defekty splicingowe BEST1 powodują poważniejsze skutki i były implikowane w bardziej uogólnionej chorobie ADVIRC.

Nie stwierdzono ekspresji białka Best1 w siatkówce neurosensorycznej (NSR), ciele rzęskowym, tęczówce, rogówce lub soczewce.

Systemowo, Best1 został również wykryty w następujących narządach:

• nerki,
• ośrodkowy układ nerwowy (mózg i zwoje korzeni grzbietowych), oraz
• jądra.

Best1 wykryto w astrocytach hipokampa (regiony dentate gyrus i CA1) oraz w komórkach Punkinje móżdżku, gliach Bergmanna i astrocytach płytkowych . Redystrybucja Best1 w obrębie reaktywnych astrocytów w obszarach hipokampa sugeruje, że Best1 może odgrywać istotną rolę w fizjologii astrocytów, jak również w chorobach neurologicznych, takich jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona, udar mózgu i padaczka .

Białko Best1 jest białkiem transmembranowym o strukturze krystalicznej składającej się z pięciu homologicznych protomerów (struktura homo-pentameryczna) wokół centralnego porów . Kanał jonowy Best1 zawiera zatem:

• Por jonowy, który jest ciągłym przedsionkiem w kształcie lejka z 2 miejscami restrykcyjnymi;
• Zapięcie wapniowe przy każdym protomerze.

Białko Best1 ma kilka izoform i jest białkiem wielofunkcyjnym. Znane funkcje białka Best1 obejmują:

• Normalny rozwój oka, chociaż mechanizmy pozostają niejasne; RPE odgrywa kluczową rolę w regulacji sygnalizacji czynników wzrostu do naczyniówki i twardówki, a białko Best1 może mieć wpływ na te mechanizmy ,
• Kanał chlorkowy aktywowany wapniem;
• Duży kanał anionowy, w tym anion wodorowęglanowy (kanał HCO3-);
• Inhibitor wewnątrzkomórkowych kanałów wapniowych zależnych od napięcia (CaV), w którym to procesie pośredniczy jego wewnątrzkomórkowa C-końcowa domena poprzez interakcję z podjednostką β tych kanałów ;
• Transport kwasu γ-aminobutirowego (GABA) i glutaminianu, chociaż zostało to zakwestionowane przez dane z analizy struktury białka .

Najwcześniejsze dowody Best1 jako aktywowanego wapniem kanału chlorkowego pochodziły z klasycznego odkrycia eletrookulograficznego spadku szczytowej odpowiedzi na światło w dystrofii plamki szklistej Besta, gdzie normalna szczytowa odpowiedź na światło była przypuszczalnie generowana przez aktywację wrażliwego na wapń przewodnictwa chlorkowego. Jednak pojawiły się sprzeczne dowody u myszy i w rzeczywistości Best1 modulacja wewnątrzkomórkowych kanałów CaV może być konieczna do generowania normalnej odpowiedzi piku świetlnego u myszy .

Gen BEST2

Gen BEST2 znajduje się na krótkim ramieniu chromosomu 19 (19p13.2-p13.12) i koduje białko Best2. Best2 funkcjonuje jako kanał anionowy aktywowany przez wapń, a także pośredniczy w transporcie wodorowęglanów w komórkach zarodkowych jelita grubego i prawdopodobnie w gruczołach potowych. Ponadto, został on wykryty w nabłonku niepigmentowanym w ciele rzęskowym i może odgrywać rolę w fizjologii ciśnienia wewnątrzgałkowego .

Gen BEST3

Gen BEST3 znajduje się na długim ramieniu chromosomu 12 (12q14.2-q15) i koduje białko Best3, którego ekspresja jest szersza. U ludzi Best3 wydaje się ulegać wysokiej ekspresji w mięśniach szkieletowych i sercowych, jądrach i grasicy. Best3 wydaje się pośredniczyć w zależnym od cGMP prądzie chlorkowym aktywowanym przez wapń i może odgrywać role ochronne komórek przed stresem retikulum endoplazmatycznego, stresem oksydacyjnym i zapaleniem.

Gen BEST4

Gen BEST4 znajduje się na krótkim ramieniu chromosomu 1 (1p33-p32.3). Ekspresja białka Best4 nie została zbadana, jednak ekspresja Best4 messenger RNA została wykryta w okrężnicy, mózgu, rdzeniu kręgowym, tchawicy i jądrze. Best4 wydaje się być kanałem chlorkowym aktywowanym przez wapń w sposób zależny od dawki, ale jego rola fizjologiczna pozostaje w dużej mierze nieznana.

Patogeneza Bestropinopatii

Mutacje BEST1

Analiza struktury białka Best1 sugeruje istnienie co najmniej 3 ważnych regionów o implikacjach funkcjonalnych :

1. Pierwsze miejsce restrykcyjne w regionie szyjki;
2. Miejsce zapięcia wapnia;
3. Drugie miejsce restrykcyjne w dolnej części pory jonowej.

Czwarty prawdopodobnie krytyczny region może być cytozolowym otworem porów, który wpływa na względną permeabilizację anionów.

Mutacje powodujące choroby w genie BEST1 zostały opisane w całym protomerze Best1, ale wiele mutacji związanych z bestrofinopatiami dotyczy pierwszego miejsca restrykcyjnego i miejsca calcium-clasp.

Migracja białka

Zasugerowano, że niektóre mutacje genu BEST1 (Best1T6R, Best1Y227N, Best1V235A i Best1Q238R) mogą prowadzić do mistrafficking białka Best1 do błony podstawnej RPE i akumulacji wewnątrzkomórkowej, jak to ma miejsce w innych znanych kanałopatiach. Jednakże dowody laboratoryjne są w tym względzie sprzeczne, ponieważ błędna lokalizacja białka została stwierdzona w niektórych liniach komórkowych RPE, ale nie w innych. Co ciekawe, wykazano, że mutacje autosomalne recesywne bestrofinopatii (ARB) prowadzą do błędnej lokalizacji białka Best1 oraz do proteasomalnej degradacji białka.

Aktywność kanałów anionowych

Szerokie osłabienie prądów anionowych wykazano w mutacjach Best1 związanych z bestrofinopatiami (oprócz ADVIRC). Upośledzony przepływ jonów przez RPE może prowadzić do zmienionej adhezji między macierzą międzyfotoreceptorową a RPE lub do zmniejszenia fagocytozy zewnętrznych segmentów fotoreceptorów przez RPE.

Zmieniona przepuszczalność dla dużych anionów

Niektóre mutacje (wariant Glu119Cln), które zidentyfikowano w makulopatii byczego oka i w zwyrodnieniu plamki związanym z wiekiem, wytwarzają kanał o zmienionej względnej przepuszczalności dla dużych anionów .

Wewnątrzkomórkowa sygnalizacja wapniowa

Ponieważ Best1 fizycznie i funkcjonalnie oddziałuje z kanałami CaV, w czym pośredniczy jego wewnątrzkomórkowa C-końcowa domena, wysunięto hipotezę, że niektóre mutacje genu BEST1 w unikalny sposób wpływają na zdolność białka Best1 do interakcji z tymi zależnymi od napięcia kanałami wapniowymi. W rzeczywistości, niektóre mutacje w BEST1 mają hamujący wpływ na kanały CaV, który jest niższy niż w przypadku białka bestrofin-1 typu dzikiego .

Patofizjologia

Zrozumienie patofizjologii bestrofinopatii pozostaje niekompletne. Jak wyjaśniono powyżej, mutacje w genie BEST1 mogą zmieniać funkcje kanałów jonowych białka i powodować brak równowagi jonowej w środowisku RPE, co prowadzi do upośledzenia funkcji RPE. Większość mutacji powodujących BVMD wiąże się z brakiem prądu chlorkowego, często w wyniku mechanizmu dominująco ujemnego. Zarówno dominująco ujemne (prowadzące do braku prądu chlorkowego) mutacje genu BEST1, jak i mutacje haploinsufficiency (prowadzące do 10-40% prądu chlorkowego typu dzikiego) zostały znalezione u pacjentów z AVMD .

Mutacje BEST1 w BVMD i AVMD wykazują zmienną ekspresję i niekompletną penetrację. Podczas gdy w BVMD nie stwierdzono wyraźnej korelacji genotyp-fenotyp, wydaje się, że istnieje wyraźna korelacja między mutacjami BEST1 a fenotypami ADVIRC i zespołu MRCS. Wszystkie mutacje w ADVIRC i MRCS wpływają na splicing, prowadząc w ADVIRC do delecji lub duplikacji in-frame, a w zespole MRCS do delecji in-frame. Autosomalna recesywna bestropinopatia (ARB) jest uważana za fenotyp zerowy spowodowany homozygotycznymi lub złożonymi heterozygotycznymi mutacjami nonsensownymi lub missensownymi BEST1.

Materiał szklistkowy

W przypadku BVMD i AVMD sądzono, że nagromadzenie płynu i materiału szklistkowego jest wynikiem zaburzenia transportu jonowego i homeostazy płynu, co prowadzi do nagromadzenia płynu w przestrzeni potencjalnej między RPE a komórkami fotoreceptora; to z kolei prowadzi do nagromadzenia niefagocytowanych segmentów zewnętrznych fotoreceptora, nagromadzenia toksycznych fluoroforów i toksycznego uszkodzenia fotoreceptorów i RPE. Jednakże, w świetle nowszych dowodów, ta „klasyczna” hipoteza może wyjaśniać, w najlepszym razie, tylko częściowo patofizjologię bestrofinopatii .

Ponieważ odkładanie lipofuscyny jest dominującą cechą kliniczną w BVMD i ARB, sugerowano, że odkładanie lipofuscyny może leżeć u podstaw patofizjologii bestrofinopatii. Jednakże wyniki badań z zastosowaniem hiperspektralnej autofluorescencji (HAI) silnie sugerują, że te fluorofory RPE odzwierciedlają raczej przedwczesną dysfunkcję dotkniętego RPE niż są zaangażowane w patofizjologię bestrofinopatii.

Homostaza cholesterolu

Homostaza cholesterolu jest niezbędna do utrzymania struktury i funkcji segmentu zewnętrznego, a dysregulacja tego procesu homeostatycznego została wykryta w bestropinopatiach. Zmiany homeostazy cholesterolu w siatkówce Best1 mutanta obejmują:

• Zwiększoną ilość niezestryfikowanego cholesterolu w RPE;
• nieprawidłową dystrybucję zestryfikowanego cholesterolu z błony Brucha do segmentów zewnętrznych fotoreceptorów;
• Zwiększone poziomy adduktów 4-hydroksy-2-nonenalu (HNE) (produkty uboczne peroksydacji lipidów) w siatkówce.

Zmieniona dystrybucja estrów cholesterolu i adduktów HNE w warstwie fotoreceptorów może prowadzić do przewlekłych bodźców zapalnych związanych z upośledzoną sygnalizacją wapniową i przepływem płynów, i może przyczyniać się do utraty sił adhezyjnych między RPE, NSR i macierzą międzyfotoreceptorową.

Interakcja nabłonek barwnikowy siatkówki-fotoreceptor

Interakcja RPE-fotoreceptor jest zaburzona w bestrofinopatiach :

• Zmutowane w Best1 komórki RPE mają retrakcję swoich apikalnych mikrowypustek;
• Normalna dwuwarstwowa otoczka zewnątrzkomórkowa pokrywająca czopki, która jest odpowiedzialna za normalne przyleganie RPE do segmentów zewnętrznych czopków, wydaje się być utracona w siatkówkach zmutowanych w Best1.

Spektrum fenotypów ocznych spowodowanych mutacjami genu BEST1

Best vitelliform macular dystrophy (BVMD)

Pierwszy opisany przez Adamsa w 1883 roku, ale nazwany dla dr. Friedricha Besta, który przedstawił szczegółowy rodowód choroby w 1905 roku, szklistkowo-plamkowa dystrofia Besta, lub choroba Besta, jest dziedziczną dystrofią siatkówki obejmującą nabłonek barwnikowy siatkówki (RPE) i prowadzi do charakterystycznego obustronnego żółtego, „żółtkowego” wyglądu plamki. Choroba ta ma tendencję do ujawniania się w dzieciństwie lub we wczesnej dorosłości i zwykle daje dobre rokowania co do widzenia. BVMD jest najczęstszą autosomalną dominującą dystrofią plamki żółtej. BVMD jest dziedziczona w sposób autosomalny dominujący, ale wykazuje niepełną penetrację i zmienną ekspresyjność; zmienność ta występuje zarówno między rodzinami, jak i w obrębie rodzin. Pojawienie się zmiany szklistej występuje zwykle w wieku3-15 lat, ale może być widoczne w późniejszych dekadach życia.

Stopnie kliniczne

Best choroba została obszernie opisana . Zasadniczo uważa się, że BVMD ma 6 stadiów klinicznych:

Stopień I (Previtelliform):normalne widzenie, normalne lub tylko subtelne zmiany RPE (drobne, centralnie położone struktury plastra miodu) z nieprawidłowym EOG.

Stopień II (Vitelliform):klasyczne zmiany typu „żółtka jajka”. 30% ma zmiany ektopowe. Normalne widzenie lub łagodna utrata wzroku.

Stopień III (Pseudohypopyon):nawarstwianie się lipufusceiny. Widzenie podobne do stadium II.

Stopień IV (Vitelleruptive):rozpad materiału daje wygląd „jajecznicy”. Widzenie może być podobne lub łagodnie obniżone w stosunku do stadium I/II.

Stopień V (zanikowy): Centralny zanik RPE i siatkówki. Widzenie może wynosić od 20/30 – 20/200.

StopieńVI (CNV): Ta komplikacja występuje u około 20% pacjentów. Widzenie często zmniejsza się do 20/200 lub gorzej.

Przeszkodzenia są zwykle obustronne i względnie symetryczne, chociaż czasami występuje prezentacja jednostronna.

Although BVMD zwykle prezentuje się z pojedynczą zmianą, do 30% pacjentów może prezentować z wieloma zmianami; może to być określane jako wieloogniskowa najlepsza choroba. W tych przypadkach, zarówno małe jak i duże zmiany są obecne w lokalizacji bruzdkowej i pozagałkowej, chociaż zmiany pozagałkowe są zwykle mniejsze i mają tendencję do lokalizowania się bardziej w górnej części plamki. Najczęściej dystrofia szklistkowo-plamkowa jest procesem obustronnym, chociaż często opisywano zmiany jednostronne. Klasycznie opisywana struktura szklistkowa przypomina żółtko jaja kurzego w tylnym biegunie, ale czasami jest bardziej pomarańczowa, lub nieco wklęsła z ciemną obwódką. Naczynia siatkówki przechodzą przez krawędź tych zmian bez zakłóceń. Czasami, wiele struktur szklistych mogą być widoczne na raz, ale często te zmiany nigdy nie występują.

Ostrość widzenia jestminimalnie dotknięte, zwłaszcza we wczesnych stadiach. Utrata wzroku jest często asymetryczna i niemożliwa do przewidzenia na podstawie wizualizacji dna oka.Fundus finding is remarkably drastic compared to the good visual acuity. W miarę postępu choroby, u pacjentów może wystąpić powolny, obustronny spadek ostrości wzroku, centralna skotoma lub metamorfopsja. W przypadku wtórnej CNV, spadek ostrości wzroku może być jednak gwałtowny. Często pacjenci są nadwzroczni z pewnym stopniem astygmatyzmu.

Diagnoza różnicowa

Diagnoza różnicowa choroby Best obejmuje dystrofię szklistkowo-rogówkową dorosłych (w ramach spektrum dystrofii wzorcowych), zwyrodnienie plamki związane z wiekiem, dominujące rogowacenie, centralną retinopatię surowiczą, toksoplazmatyczne zapalenie siatkówki, retinopatię słoneczną, otwór w plamce lub inne przyczyny centralnego zaniku plamki, takie jak toksoplazmoza lub zwyrodnienie krótkowzroczne.

Badania diagnostyczne

Ale choroba Best może być zwykle rozpoznana klinicznie, kilka badań może być pomocnych w potwierdzeniu rozpoznania.

Elektrookulogram (EOG): Powszechnie nieprawidłowy, ze stosunkiem Ardena (jasny:ciemny) 1,5 lub mniejszym.

Elektro-retinogram (ERG): Całkowicie normalny.

Optyczna koherentna tomografia (OCT): Może być użyta do zlokalizowania witelliformlesion do przestrzeni subetinalnej, wykazania pogrubienia outersegmentów stożka i może być użyta do oceny pod kątem płynu związanego z CNV.

Angiogram fluoresceinowy (FA): hipofluorescencja typowej zmiany szklistkowo-plamkowej, a w miarę postępu choroby mieszany wzór hiper- i hipofluorescencji ostatecznie ustępuje hiperfluorescencji stadium zanikowego.

Antofluorescencja fundusowa (FAF): Podczas wcześniejszych etapów szklistkowych dominuje hiperautofluorescencja. Ta hiperfluorescencja ustępuje w stadium pseduohypopyon i staje się plamista z obszarami hipoautofluorescencji w stadium vitelleruptive, a w końcu staje się hipofluorescencyjna w stadium atroficznym. Zmiany widziane za pomocą FAF mogą poprzedzać orappear bardziej uderzające niż z oftalmoskopii

Zarządzanie

Nie ma medycznego lub chirurgicznego zarządzania dla Najlepszej choroby. CNV, jednakże, może być potencjalnie wyniszczającym powikłaniem. Zastosowanie terapii anty-VEGF dla CNV w przebiegu choroby Besta wykazało potencjał poprawy wyników, podjęto również próby terapii fotodynamicznej.

Powikłania

Powikłania późnego stadium BVMD obejmują :

• zwłóknienie podtorebkowe,
• zanik RPE,
• zanik geograficzny,
• neowaskularyzacja naczyniówki, którą niektórzy autorzy uważają za stadium VI,
• krwotok podsiatkówkowy po dość skromnym urazie głowy lub oka,
• otwory w plamce.

Dystrofia plamki szklistej u dorosłych (AVMD) / dystrofia plamki szklistej u dorosłych (AFVD)

AVMD, znana również jako dystrofia plamki szklistej u dorosłych (AFVD), jest związana z mutacjami w genach BEST1, PRPH2, IMPG1 i IMPG2 i należy do grupy chorób określanych jako „dystrofie wzorcowe”. Tylko mniejszość przypadków wydaje się być związana z autosomalnymi dominującymi mutacjami BEST1.

Clinical Manifestations

Klasycznie, AVMD zmiany obejmują :

• Sporadyczne, choć odnotowano pewne rodzinne skupiska,
• Początek typowo między 30-50 rokiem życia,
• Autofluorescencyjne, Podtwardówkowa żółta zmiana szklistopodobna o wielkości 500-700 µm,
• Brak objawów wzrokowych lub łagodne-umiarkowane obniżenie ostrości wzroku,
• Hiperrefleksyjny materiał pomiędzy NSR a RPE.

Powikłania

Powikłania AVMD obejmują:

• Neowaskularyzację naczyniówki,
• Odwarstwienie RPE.

Autosomalna recesywna bestropinopatia (ARB)

ARB została uznana za reprezentującą ludzki „fenotyp zerowy dla Best1, ponieważ oba allele BEST1 muszą być zmutowane. Większość pacjentów z ARB to heterozygoty złożone, choć opisano również homozygoty.

Manifestacje kliniczne

Typowe kliniczne i elektrofizjologiczne cechy ARB są :

• Obniżenie ostrości wzroku rozpoczynające się zwykle w pierwszej dekadzie życia, chociaż późne prezentacje opisywano już w piątej dekadzie życia;
• Nadwzroczność,
• Płytka komora przednia,
• Wieloogniskowe punktowe, fluorescencyjne, żółte kropki/plamki wokół arkad naczyniowych,
• Zmiany w plamce z podsiatkówkowym zwłóknieniem poniżej fovea,
• Obrzęk plamki i płyn podsiatkówkowy,
• Zmniejszone odpowiedzi skotopowe i fotopowe ERG w pełnym polu;
• Znacznie nieprawidłowy wzorzec ERG;
• Zmniejszone wieloogniskowe odpowiedzi ERG,
• Znacznie zmniejszony wzrost światła w EOG.

Widoczność zmniejsza się z czasem, ale zwykle bardzo powoli; ważną przyczyną utraty wzroku jest rozwój neowaskularyzacji naczyniówki .

Autosomalna dominująca witreoretinochoroidopatia (ADVIRC)

ADVIRC jest rzadkim obwodowym zaburzeniem barwnikowym chorioretinalnym. Do tej pory cztery mutacje genu BEST1 zostały zidentyfikowane jako odpowiedzialne za ADVIRC :

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

Clinical Manifestations

Typowe cechy ADVIRC obejmują :

• 360-stopniowe, obwodowe pasmo hiperpigmentacji siatkówki rozciągające się pomiędzy regionem równikowym a ora serrata;
• kondensację włókien szklistych,
• punkcikowate białe zmętnienia w siatkówce,
• załamanie bariery krew-siatkówka,
• neowaskularyzację siatkówki.

Pacjenci z ADVIRC mogą również występować z następującymi cechami:

• oczopląs,
• mikrokornea,
• nanoftalmos,
• nadwzroczność,
• wąski kąt komory przedniej, ze stosunkowo dużą częstością występowania podostrej i ostrej jaskry z zamknięciem kąta,
• Zwężenie tętniczek siatkówki,
• Blade tarcze nerwów wzrokowych.

Choć we wcześniejszych stadiach region post-equatorial nie wykazuje zmian siatkówkowych, choroba obejmuje całą siatkówkę w późniejszych latach .

Pełnopolowy ERG jest zwykle prawidłowy, ale może być subnormalny, a przez całe życie rozwijają się zmniejszone odpowiedzi pręcikowe i czopkowe.

Powikłania

Większość pacjentów z ADVIRC zachowuje dobrą ostrość wzroku przez całe życie. Powikłania prowadzące do utraty wzroku u pacjentów z ADVIRC obejmują:

1. Obrzęk plamki,
2. Zanik naczyniówki,
3. Odwarstwienie siatkówki,
4. Krwotok do ciała szklistego.

Autosomalnie dominujący zespół mikroskopijnej rogówki, dystrofii pręcikowo-stożkowej, zaćmy o wczesnym początku, zaćmy tylnej (zespół MRCS)

Objawy kliniczne

Zespół MRCS charakteryzuje się :

• Autosomalny dominujący sposób dziedziczenia,
• Nadwzroczność,
• Mikrokornea,
• Wczesna zaćma pulweryzacyjna,
• Wąski kąt komory przedniej,
• Dystrofia rogówki,
• Staphyloma tylna w oczach o prawidłowej długości osiowej;
• Obwodowy zanik RPE i nieprawidłowości pigmentowe siatkówki przed tylnym rozszczepem u młodszych pacjentów, które mogą obejmować tylny biegun i rozszczep wraz z postępującym wiekiem,
• Nieprawidłowe wyniki EOG,
• Subnormalne wyniki ERG u młodszych pacjentów i obniżone ERG u starszych pacjentów.

Najwcześniejszym objawem wzrokowym jest zwykle nyktalopia w okresie nastoletnim. Postępujący spadek ostrości wzroku pogarsza się po 30 roku życia, często prowadząc do operacji zaćmy w drugiej lub trzeciej dekadzie życia; ostateczna ostrość wzroku zwykle waha się od 20/100 do braku percepcji światła.

Although posterior staphyloma in an eye with normal axial length is the most common finding, some patients with a Val239Met BEST1 mutation had nanophthalmos instead of staphyloma, largely overlapping with the ADVIRC phenotype .

Full-field ERG shows subnormal scotopic and photopic responses with more abnormal scotopic responses (rod-cone dystrophy) in the first two decades of life. Z czasem ERG ulega wygaszeniu. EOG jest nieprawidłowy u wszystkich pacjentów z zespołem MRCS.

Zasugerowano, że zespół MRCS może być wariantem AD VIRC, i że zespoły te stanowią spektrum ocznych zaburzeń rozwoju i dysfunkcji siatkówki spowodowanych mutacjami Best1.

Retinitis Pigmentosa (RP)

U niektórych pacjentów z koncentryczną dystrofią siatkówki podobną do RP stwierdzono obecność mutacji missense w BEST1, z których trzy występowały w sposób autosomalny dominujący, a pozostałe w sposób autosomalny recesywny.

Czy ci pacjenci byli błędnie zdiagnozowanymi przypadkami ADVIRC jest sporne, a ostatnie raporty sugerują, że RP związane z Best1 może być wielogenowe .

A BEST1 wariant (Glu119Gln) został zidentyfikowany u niektórych pacjentów z makulopatią byka oka i zwyrodnieniem plamki związanym z wiekiem (AMD); chociaż prądy chlorkowe były normalne, wykryto dużą przepuszczalność anionów . Chociaż dwa inne warianty BEST1 zostały zidentyfikowane u pacjentów z AMD, mutacje te nie miały wpływu na funkcję kanału anionowego białka .

Geny BEST2, BEST3 i BEST4 w zdrowiu i chorobie oczu

Pośród białek bestrofin, tylko mutacje Best1 zostały powiązane z chorobami oczu u ludzi. Co ciekawe, dowody pochodzące od myszy z nokautem Best2 sugerują, że białko Best2 odgrywa rolę w dynamice wodnistego humoru, jako antagonista produkcji wodnistego humoru i prawdopodobnie jako modulator drogi odpływu .

Potencjalne terapie dla bestrofinopatii

Obecnie nie istnieją żadne ostateczne terapie ani sposoby leczenia pacjentów z bestrofinopatiami. Rosnące zrozumienie roli Best1 w fizjologii i patofizjologii oka umożliwiło badania nad nowymi potencjalnymi terapiami, w tym nad nowymi lekami, terapią genową i przeszczepem RPE.

Terapie farmakologiczne

Inhibitory proteasomu

W badaniach in vitro stwierdzono, że w mutantach ARB z błędnie zlokalizowanym białkiem Best1 i degradacją proteasomalną, leczenie dwoma inhibitorami proteasomu, 4-fenylomaślanem i bortezomibem, uratowało lokalizację Best1 do podstawno-bocznej błony plazmatycznej w komórkach MDCK-II i przywróciło przewodnictwo chlorkowe.

Przywrócenie degradacji segmentu zewnętrznego fotoreceptora

Wykazano, że niektóre mutacje BVMD są związane z obniżonymi wskaźnikami degradacji segmentu zewnętrznego fotoreceptora (OS). Badania in vitro z użyciem komórek macierzystych RPE pochodzących od pacjentów z BVMD sugerują, że terapia kwasem walproinowym z lub bez rapamycyny w połączeniu może zwiększyć tempo degradacji OS fotoreceptorów.

Terapie genowe

Wykazano, że zastosowanie terapii genowej w chorobach siatkówki przynosi korzyści kliniczne w dziedzicznych dystrofiach siatkówki związanych z genem RPE65 (RP i wrodzona amauroza Lebera), a szereg prób terapii genowej w IRD jest obecnie badanych.

Gen BEST1 wydaje się być dobrym celem dla terapii genowej, szczególnie w chorobach dziedziczonych autosomalnie recesywnie, a mianowicie w ARB. W psim modelu ARB, zwanym canine multifocal retinopathy, transfer wektora adenowirusowego (AAV2) BEST1 do nabłonka pigmentu siatkówki prowadził do odwrócenia zmian siatkówki przez co najmniej 23 miesiące. Ponadto, transfer genu BEST1 za pośrednictwem AAV2 prowadził do odwrócenia zmian szklistych i mikrodetekcji modulowanych światłem, a na poziomie immunochemicznym obserwowano korekcję zmian strukturalnych na granicy RPE-fotoreceptor.

Przeszczepy nabłonka barwnikowego siatkówki oparte na komórkach macierzystych

Terapie oparte na komórkach macierzystych wykorzystujące indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) są przedmiotem intensywnych badań w leczeniu chorób degeneracyjnych siatkówki, w tym IRD i AMD. Trwają badania kliniczne nad przeszczepem alloprzeszczepu RPE pochodzącego z iPSC w celu oceny bezpieczeństwa tej procedury. Potencjalne zastosowanie autologicznego iPSC-RPE jest rozważane w leczeniu chorób degeneracyjnych siatkówki i może być potencjalną terapią łagodzącą lub całkowicie leczącą BVMD, AVMD, ARB, ADVIRC i RP związaną z BEST.

Podsumowanie

Mechanizmy patologiczne chorób związanych z bestrofiną są trudne do zbadania. Modele zwierzęce bestropinopatii są rzadkie, a dowody na ostateczne powiązanie ustaleń zwierzęcych/in vitro z chorobami ludzkimi są w najlepszym przypadku ograniczone. Jednak rosnące zrozumienie biologicznych ról białek Best i implikacji mutacji BEST1 w chorobach oczu otworzyło okno możliwości dla badań nad nowymi formami leczenia, w tym terapią genową i terapiami opartymi na komórkach macierzystych, które mogą prowadzić do złagodzenia lub wyleczenia bestrofinopatii.

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.Bestrophinopathy: 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: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. 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. Identification of the gene responsible for Best macular dystrophy.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. Chloride channel activity of bestrophin mutantsassociated with mild or late-onset macular degeneration. 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. Differential Macular and Peripheral Expression of Bestrophin in Human Eyes and Its Implication for Best Disease. IOVS, July 2007, Vol. 48, No. 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 encodes for theCa2+-activated anion channel in hippocampal astrocytes. 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. Forkheadtranscription factor FoxA1 regulates sweat secretion through Bestrophin 2 anionchannel and Na-K-Cl cotransporter 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 conductance in vascular smooth musclecells. Circ. Res. 103: 864-872, 2008.
25. Lee W.K. et al…ERK1/2-dependent bestrophin-3 expression prevents ER-stress-induced cell deathin renal epithelial cells by reducing CHOP. Biochimica et biophysica acta.2012; 1823:1864-1876
26. SvenningsenP. Stressed podocytes – Bestrophin-3 is not just Bestrophin-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+)-activated Cl(-) current from human bestrophin-4 in excisedmembrane patches. 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.Adult-onset foveomacular vitelliform dystrophy: 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. A clinical and molecular genetic study of a rare dominantly inheritedsyndrome (MRCS) comprising of microcornea, rod-cone dystrophy, cataract, andposterior staphyloma. 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 ophthalmology& visual science. 2009; 50:765-770.
40. Hafler BP. Clinical Progress in Inherited Retinal Degenerations: Gene Therapy Clinical Trials and Advances in Genetic Sequencing. 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. Clinical Progress inInherited Retinal Degenerations: Gene Therapy Clinical Trials and Advances inGenetic Sequencing. 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 March 20,2018 115 (12) E2839-W2848.