Familiáris hematuriák genetikaiFamiliáris hematuriák genetikaidifferenciáldiagnózisa differenciáldiagnózisa

Prof. Dr. Túri SándorProf. Dr. Túri Sándor klinika igazagató, tanszékvezetőklinika igazagató, tanszékvezető egyetemi tanáregyetemi tanár

SZTE ÁOK Gyermekgyógyászati Klinika és Gyermekegészségügyi Központ, SzegedSZTE ÁOK Gyermekgyógyászati Klinika és Gyermekegészségügyi Központ, Szeged

Dr. Túri SándorSZTE Gyermekklinika és Gyermekegészségügyi központ

HematuriaHematuriaHematuriaHematuria

Transient phenomenonof little significance

Transient phenomenonof little significance

Sign of seriousrenal disease

Sign of seriousrenal disease

Classification of hematuriaClassification of hematuria

Macroscopic - Microscopic

Symptomatic - Symptomless

Transient - Persistent

Normal erythrocyte excretion rate * 0 – 425.000/12 h. ( mean – 65.750 )

T.Addis; J.of Clin Invest, 1926

Upper limit in children * 500.000 - 2.000.000/24h.

Detection & quantificationDetection & quantificationof hematuriaof hematuria

Detection & quantificationDetection & quantificationof hematuriaof hematuria

Screening test ( dipsticks ) - 0.02-0.03 mg/dL of Hb, myoglobin - ~5-20 RBC/mm³

Semiquantitative estimation - centrifugation of 10-15 ml of urine - resuspention of sediment in 1 ml of residual urine - high-power microscopy

Counting chamber - the number of cells in 1 microliter of unspun urine

Microscopic HematuriaMicroscopic HematuriaMicroscopic HematuriaMicroscopic Hematuria

Definition > 3-5 RBC/HPF

> 5 RBC/mm³

> 8000 RBC/ml

Definition > 3-5 RBC/HPF

> 5 RBC/mm³

> 8000 RBC/ml

Glomerular versus Glomerular versus extraglomerular bleedingextraglomerular bleeding

Urinary finding Glomerular Extraglomerular

Red cell casts May be present Absent

Red cell morphology

Dysmorphic Uniform

Proteinuria May be present Absent

Clots Absent May be present

Color May be red or brown

May be red

Causes of HematuriaCauses of HematuriaCauses of HematuriaCauses of Hematuria

Kidney disease

Lesions along the urinary tract

Conditions unrelated to kidney and urinary tract

Hematuria not representing Hematuria not representing kidney or urinary tract kidney or urinary tract

disorderdisorder

Hematuria not representing Hematuria not representing kidney or urinary tract kidney or urinary tract

disorderdisorderFollowing exercise

Febrile disorders

Gastroenteritis with dehydration

Contamination from external genitalia

Renal causes of HematuriaRenal causes of HematuriaRenal causes of HematuriaRenal causes of Hematuria

Glomerular - Acute Postinfectious Glomerulonephritis - IgA Nephropathy - Hereditary Nephritis ( Alport syndrome) - Benign Recurrent or Persistent Hematuria ( Thin Membrane Disease ) 1.Sporadic 2.Familial - Membranoproliferative Glomerulonephritis - Crescentic Glomerulonephritis - Lupus Nephritis - Nephritis of Henoch-Shönlein Purpura - Focal Glomerulosclerosis - Hemolityc-Uremic Syndrome

Acute nephritic syndromeAcute nephritic syndrome Acute nephritic syndromeAcute nephritic syndrome

Hematuria Proteinuria

Reduced renal functionEdemaHypertension

Renal causes of HematuriaRenal causes of HematuriaRenal causes of HematuriaRenal causes of Hematuria

Non-glomerular - Infection ( Pyelonephritis ) - Interstitial Nephritis - Metabolic ( Uric Acid, Nephrocalcinosis ) - Renal Malformation ( Cystic Kidney ) - Tumors ( Wilm’s, Acute Leukemia) - Idiopatic Hypercalciuria - Trauma

Causes of urinary tract Causes of urinary tract related Hematuriarelated Hematuria

Causes of urinary tract Causes of urinary tract related Hematuriarelated Hematuria

InfectionUrolithiasisObstruction ( UPJ Stenosis )TraumaDrugs ( Cyclophosphamide )Tumors

Etiologies of isolated Etiologies of isolated HematuriaHematuria

Etiologies of isolated Etiologies of isolated HematuriaHematuria

Glomerular - Benign Recurrent or Persistent Hematuria 1.Sporadic 2.Familial - IgA Nephropathy - Alport syndrome - PSAGN

Non-glomerular - Idiopathic Hypercalciuria - Cystic Kidneys - Urinary Tract obstruction - Tumors - Trauma

Hematuria with familial Hematuria with familial associationassociation

Hematuria with familial Hematuria with familial associationassociation

Glomerular - Benign Familial Hematuria - Alport syndrome

Non-glomerular - Idiopathic Hypercalciuria - Polycystic Kidney Disease - Urolithiasis - Tumors

Idiopathic Idiopathic HypercalciuriaHypercalciuria

Idiopathic Idiopathic HypercalciuriaHypercalciuria

Definition: Calcium excretion > 4 mg/kg/day Urinary Ca/Creatinine > 0.5

Possible mechanism of hematuria: microcrystals damaging the tubular or mucosal epithelia. Resolution of hematuria with anticalciuric therapy

Alport syndromeAlport syndrome- hereditary disorder of - hereditary disorder of

GBMGBM

X-linked dominant

Autosomal recessive

Autosomal dominant

Renal diseaseRenal disease

Macro /MicrohematuriaProteinuriaNephrotic syndromeHypertensionRenal failure- malesProgressive or juvenile – 20 yNonprogressive – 40 y

Hearing defectsHearing defects

Sensorineural bilateral

Never congenital

Boys- 85% . Girls – 18% < 15y

Progression of hearing loss parallels renal impairment

Diagnosis of Alport Diagnosis of Alport syndromesyndrome

Hematuria with or without proteinuriaHypertensionRenal failureOcular defects – anterior lenticonusFamilial hematuriaSensorineural hearing lossProgression to renal failure occurring in at least one affected subject

ALPORT’S SYNDROME

Familial benign Familial benign essential hematuriaessential hematuria

Familial hematuria without proteinuria and without progression to renal failure or hearing defectDiffuse attenuation of the GBM is usually considered the hallmark of the condition

ContinueContinue

Autosomal dominant trait

Normal antigenicity of the GBM

Evaluation of HematuriaEvaluation of Hematuria HistoryHistory

Evaluation of HematuriaEvaluation of Hematuria HistoryHistory

Detailed review of family history hematuria proteinuria renal insufficiency deafness stones

Precipitating factors infection exercise

Abdominal pain HSP hydronephrosis pyelonephritis urolithiasis

Evaluation of HematuriaEvaluation of HematuriaPhysical ExaminationPhysical Examination

Evaluation of HematuriaEvaluation of HematuriaPhysical ExaminationPhysical Examination

Growth failureHypertensionPallorEdemaRashAbdomen: search for a mass or tendernessExternal genitalia: bleeding

infection trauma

Work-up of a child with Work-up of a child with HematuriaHematuria

Work-up of a child with Work-up of a child with HematuriaHematuria

Phase I: Urinalysis ( sediment examination ) RBC’s morphology Urine culture BUN, Creatinine, Proteins, Electrolytes Antibodies against strept. & other antigens Complement, ANF, Immunoglobulins Renal US Urinalysis of 1st degree relatives 24h urine collection: Ca, Creat.,Protein, UA

Phase II: Hearing test Cystoscopy Renal biopsy

Isolated hematuriaIsolated hematuriaIsolated hematuriaIsolated hematuria

The child needs to be monitored for the appearance of new clinical signs:

hypertension proteinuria changes in the pattern or severity of hematuria

If there is no change in the first year,observation at yearly intervals is adequate

Isolated hematuriaIsolated hematuria Possible outcomePossible outcome

Isolated hematuriaIsolated hematuria Possible outcomePossible outcome

Disappearance of hematuria

Hematuria will persist - follow-up should be continued

The hematuria will no longer be “isolated” - further investigation

IV-es típusú kollagén IV-es típusú kollagén nephropathiák molekuláris nephropathiák molekuláris

genetikai vizsgálatagenetikai vizsgálata

Dr Túri Sándor, Dr. Maróti Zoltán, Dr. Endreffy Emőke

SZTE, Gyermekgyógyászati Klinika

Bevezetés IV.Bevezetés IV.

A IV-es típusú kollagén (a GBM fő strukturális A IV-es típusú kollagén (a GBM fő strukturális komponense) 6 féle alfa-láncát különböző gének komponense) 6 féle alfa-láncát különböző gének

kódoljákkódolják

Lánc Gén Kromoszóma Társuló betegség

Alfa1(IV) COL(IV)A1 13q34 Nincs

Alfa2(IV) COL(IV)A2 13q34 Nincs

Alfa3(IV) COL(IV)A3, 52 exon 2q36-37 AR-AS,VBMN,AD-ASAlfa4(IV) COL(IV)A4, 48 exon 2q36-37

Alfa5(IV) COL(IV)A5, 51 exon Xq22.3 XD-AS (+ néhány esetben diffúz leiomyomatosis)

Alfa6(IV) COL(IV)A6 Xq22-25 Diffúz leiomyomatosis

Miután mindegyikből 2 db kromoszómája van mindenkinek, és ha csak az egyik kromoszómán örököl A3 vagy A4 láncgén mutációt ez nála és a szülőnél is csak hematuriát okoz.Ez vékony bazal membran szindrómának felel meg. Ez a hematuriás családok 1-14 %-ában mutatható ki.

Ha mind a két A3 apai, anyai 2-es kromoszómán ott van a génmutáció (érintheti az A3-t vagy az A4-et) ez már autoszom recessziv Alport szindrómát jelent.Lányokban és fiúkban egyaránt lehet.

IV-es típusú kollagén IV-es típusú kollagén nephropathiáknephropathiák

Vékony bazális membrán nephropathia (VBMN)

Benignus familiáris haematuria

Állandósult vagy visszatérő dysmorph microhaematuria, minimális proteinuria, normális vesefunkció, elektronmikroszkóppal diffúzan

elvékonyodott GBM

a hematuriások kb 1-14%Autoszomális domináns (AD)

COL(IV)A3-A4 gének mutációi

IV-es típusú kollagén IV-es típusú kollagén nephropathiáknephropathiákAlport szindróma (AS)

Haematuriával, proteinuriával járó progresszív, öröklődő nephropathia.A végstádiumú vesebetegek kb. 3%-a AS.

Incidencia: 1/5000-10 000.

Haematuria, progrediáló veseelégtelenség, süketség, szemeltérések

Kb. 85%X-kromoszómához köthető domináns

(XD)

Kb. 14%Autoszomális recesszív

(AR)

Kb. 1%Autoszomális

domináns (AD)

COL(IV)A5 gén mutációi

COL(IV)A3-A4 gének mutációi

IV-es típusú kollagén IV-es típusú kollagén nephropathiáknephropathiák

Mutációk a COL(IV)A3 vagy Col(IV)A4Mindkét allélján

Egyik allélján

AR-AS AD-AS VBMN Tünet-mentes

Hematuria +++ +++ +++ -

Proteinuria +++ ++ + -

Veseelég-telenség

+++ ++ + -

Süketség +++ ++ - -

Elektronmikroszkópos kép Elektronmikroszkópos kép VBMN-VBMN-banban és és AS-banAS-ban

AVBMN – A GBM elvékonyodása

látható(fénymikroszkóposan a vese ép)

BAS – A GBM szabálytalan

elvékonyodása és megvastagodása látható

CélkitűzésekCélkitűzések

2-es és X- kromoszóma öröklődés menetének megállapítása(kapcsolt kromoszómához marker analízis)

Az X kötött forma [COL(IV)A5] mutáció szűrése

Betegek és módszerekBetegek és módszerek

Betegek

17 család 110 tagja – kapcsoltsági analízisMódszerek

Sort tandem repeat (STR)

analízis

Restriction fragment length polymorphism

(RFLP) analízis

High-resolution melting (HRM)

(Magas felbontású

olvadáspont) analízis

Szekvencia analízis

2- és X-kromoszómák öröklődés menetének megállapítása

X-kromoszómához kötött öröklődésű

betegek esetén

Eltérő olvadáspontú

minták

Köszönöm a figyelmet!Köszönöm a figyelmet!

A. Cecil Alport

1 családban autoszomális recesszív AS(COL4A3 vagy A4 láncok mutációinak kombinálódása)

8 családban X-hez kötött AS(COL4A5 érintettsége)– HRM analízis során 10 exonban 23 eltérést mutattunk

ki, a szekvencia analízis több lehetséges mutációt mutatott ki

9 családban VBMN(COL4A3, COL4A4 csak egy allélján)

EredményekEredmények

AR-AS családAR-AS család STR marker analíziseSTR marker analízise Col4A5: DCol4A5: DXXS456S456

I/1 II/1 II/2 II/3 II/4 II/5 III/1 III/2 III/3

Az Alport szindrómás III/3-as jelű lány neme is felhivja a figyelmet, hogy nem X kromoszóma gén mutáció áll a tünetek hátterében.Ezt igazolta az X kromoszóma öröklődésmenet vizsgálata a családban,Hiszen mind a 3 lány az apai X kromoszómája mellé ugyanazt az anyai X kromoszómát örökölte, de közülük csak az egyik lány beteg.

AR-AS családAR-AS család STR marker analíziseSTR marker analízise Col4A3: DCol4A3: D22S401S401

I/1 II/1 II/2 II/3 II/4 II/5 III/1 III/2 III/3

Csak a 3/III.-as Alport szindrómásLány örökölte a hematuriás apjától ésAnyjától azt a 2-es kromoszómaKonbinációt, melyek mindegyikeGénmutációt hordozott és ez neki Alport szindrómát okozott.

AR-AS családAR-AS család STR marker analíziseSTR marker analízise

A marker vizsgálat az X kromoszómához való kapcsoltságot kizárta

A 2-es kromoszómán csak az A3 lánc markere volt informatív, ami alátámasztja az AR-AS-t– A tünetek a hordozókban csak VBMN-el járnak, a

compound heterozigóta AR-AS-es lányban az A3 vagy A4 láncok két allélján történt mutáció

X-hez kötött AS családX-hez kötött AS család COL(IV)A5 STR marker COL(IV)A5 STR marker analízise Ianalízise I

As AS

hematuria

HematuriaA fiuGyermeke esélyeAs-re 50 %

X-hez kötött AS családX-hez kötött AS család COL(IV)A5 STR marker COL(IV)A5 STR marker analízise IIanalízise II

D2S401 I/1 I/2 II/1 II/2 II/3 DXS456 I/1 I/2 II/1 II/2 II/3

Marker I/1 I/2 II/1 II/2 II/3 theta LOD

CA11 A5/A4 A5/A3 A4/A3 A5/A3 A5/A5 0.001 -1.36

D2S401 A6/A9 A8/A10 A9/A10 A6/A10 A6/A8 0.5 1.2

Col4A4 A2/A1 A2/A1 A1/A1 A2/A1 A2/A2 0.5 -2.75x10-9

DXS456 A5 A3/A5 A3 A3 A5/A3

0.001 1.82B6 (X) A5 A4/A7 A4 A4 A5/A4

2B20 (X) B1 B1/B2 B1 B1 B1/B1

As As

nem 2-s krom-hoz köthető AS As

Anyai X-hez köthető

Lod Score

X-hez kötött AS családX-hez kötött AS család magas felbontású magas felbontású olvadáspont (HRM) analíziseolvadáspont (HRM) analízise

X-hez kötött AS családX-hez kötött AS család szekvencia analíziseszekvencia analízise

a 2 nukleotid cseréje aminósav cserével jár a 28-as exonban

X-hez kötött AS család X-hez kötött AS család genetikai genetikai analíziseanalízise

2-es kromoszómához való kapcsoltság kizárható

X kromoszómához való kapcsoltság alátámasztott

HRM és szekvencia analízissel aminósav cserével járó mutációt mutattunk ki a 28-as exonban– A hordozó és beteg családtagok szekvencia

analízise szükséges a mutáció alátámasztására

ÖsszefoglalásÖsszefoglalás

A pontos, alapos beteg- és családvizsgálat elengedhetetlen VBMN és AS esetén (klinikai tünetek, szövettan, családfa, a jövőben molekuláris).

Az öröklődésmenet/genetikai alapok tisztázása (geno/fenotípus összefüggések) a korrekt genetikai tanácsadás genetika előfeltétele.

Megfelelő terápiás eljárások kidolgozása szükséges a veszélyeztetettek végstádiumú vesebetegsége kialakulásának késleltetésére.

Jelenleg a kapcsoltsági vizsgálat az egyetlen molekuláris genetikai eszköz a rutin diagnosztikában, amíg nem tehető olcsóbbá a mutációs screening.

Néha az autoszom domináns betegség is lehet 1 db 2-es kromoszóma gén mutációval (ez csak ritkán fordul elő).

Azonban az Alport szindrómás betegek 80-85 %-a azért Beteg mert A5 láncgén az X kromoszómában fordul elő,amiből a fiúk csak egyet örökölnek, és ha ez az egy X kromoszóma génmutációt hordoz, az Alport szindróma tünetei jelentkeznek.

Magzati korban a Gbm a IV-es tipusú kollagén 2 A1- és 1 A2 láncból épül fel. Az ezeket kódoló gének a 13-as kromoszómán találhatók.A megszületést követően a Gbm már az A3, A4, A5 gének által kódolt fehérjéből fog felépülni, amelyeket kódoló gének a 2-es és az X kromoszómán találhatók.Ez látható a következő táblázatban.

HEREDITARY NEPHROPATHYHEREDITARY NEPHROPATHYHEREDITARY NEPHROPATHYHEREDITARY NEPHROPATHY

Benign Familial Hematuria

Alport Syndrome

Overlap of histological findingsOverlap of histological findings

The prognosis appears to be depend more on the degree of clinical expression in other members of the family and less

on the histological findings

HematuriaHematuriaHematuriaHematuria

Transient phenomenonof little significance

Transient phenomenonof little significance

Sign of seriousrenal diseaseSign of seriousrenal disease

Isolated HematuriaIsolated Hematuria(microscopic)(microscopic)

Isolated HematuriaIsolated Hematuria(microscopic)(microscopic)

No other urinary abnormalitiesNo renal insufficiencyNo evidence for systemic disease

Incidence ( school-aged children ) 4-6% - single urine examination 0.5-1% - repeated testing over 6-12 months