MAPT基因的特定双倍型H1j/H2可能与帕金森病伴痴呆有关

摘要

帕金森病(PD)是仅次于阿尔茨海默病的第二常见的神经退行性疾病。5% ~ 10%的患者为单基因型，而大多数散发型PD病例是由遗传和环境因素共同引起的。微管相关蛋白tau (mpt)已被认为是包括PD在内的多种神经退行性疾病的最重要的危险因素之一。MAPT的特点是在17号染色体上倒置，产生两个不同的单倍型H1和H2。研究描述了MAPT h1单倍型与PD风险显著相关，而H2单倍型与帕金森病相关，尤其是其缓动性成分。我们在这里报告一个孤立的病例，发病年龄41岁，左旋多巴反应良好，表现为动态刚性形式的PD，在7年的疾病进展中逐渐发展为痴呆。该患者不携带LRRK2 G2019S突变、拷贝数变异，也不携带与PD相关的已知基因的致病性和罕见变异。MAPT亚单倍型基因分型显示患者为H1j/H2双倍型，母亲H1j/H1j，两个健康兄弟H1j/H1v，已故父亲为扣除H1v/H2。80例PD患者中有3例出现H1j/H2双倍型，这些患者也不存在已知的PD致突变，92例健康对照中有1例出现H1j/H2双倍型。3例具有此双倍型的患者均具有相似的临床表型。 Our results suggest that haplotypes H1j and H2 are strong risk factor alleles, and their combination could be responsible for early onset of PD with dementia.

1.简介

帕金森病(PD)是一种神经退行性疾病，可导致与非运动症状相关的进行性运动障碍[1］．帕金森病患病率随年龄增长而增加，60岁以上的患者约占1%，85岁以上的人群约占4% [2］．最典型的PD运动特征是运动迟缓、静息性震颤、僵直和姿势不稳[3.］．此外，20 ~ 40%的PD患者还会出现睡眠障碍、疲劳、语言功能障碍、抑郁、视觉幻觉和痴呆等非运动性症状[4］．大约5-10%的患者具有孟德尔显性或隐性遗传的单基因形式[5］．然而，PD的病因复杂，涉及环境和遗传因素的相互作用[6］．全基因组关联研究(GWAS)已经将PD与几个易感基因联系起来，其中包括微管相关蛋白tau (MAPT) [7］．该基因根据外显子2、3和10的存在与否，通过选择性剪接表达六种不同的异构体。外显子10的剪接产生3个具有3个重复微管结合域(3R)的亚型和4个重复微管结合域(4R)的3个亚型[8］．它位于染色体17q21.3上，位于一个包含约130 - 160万个碱基(Mb)的完全连锁不平衡区域，由于倒置多态性≈970 Kb，导致了两个不同的单倍型H1(直接定向)和H2(倒置定向)，它们处于完全不平衡，不重组[9］．H1单倍型在所有人群中都很常见，而H2单倍型在美洲原住民和东亚人中几乎不存在，在非洲人中很少见，在高加索人群中相对更常见(20-30%)[10］．与H2相比，H1单倍型具有异质性，使用6个SNPs对不同的子分枝进行分类(rs9468 (C/T)分配H1/H2单倍型，使用5个SNPs定义H1特异性的亚单倍型(rs1467967 (A/G)、rs242557 (A/G)、rs3785883 (A/G)、rs2471738 (C/T)和rs7521 (A/G)) [11］．

MAPT基因被认为是与PD和一些神经退行性疾病，如阿尔茨海默病(AD)、皮质基底变性(CBD)、进行性核上性麻痹(PSP)、帕金森病伴痴呆(PDD)和帕金森病(PD)等最强的相关基因之一[12- - - - - -14］．有大量的研究将这些疾病与MAPT单倍型H1和H2联系起来。事实上，MAPT H1单倍型已被发现是所有这些神经退行性疾病的风险因素[15- - - - - -17］．然而，关于H2单倍型与神经退行性疾病风险关系的研究很少，且存在矛盾。事实上，一些研究报道H2单倍型在PD和AD中是一种保护性单倍型[17- - - - - -19]，而其他人则显示出与AD、额颞叶痴呆(FTD)和PD风险显著相关，与较低的MAPT总表达相关[20.- - - - - -22］．

在本研究中，我们报道了一名48岁的摩洛哥患者，他没有已知的PD导致痴呆的突变，但携带了一个特定的双倍型的MAPT H1j/H2，提示这两个单倍型是危险因素等位基因，他们的组合可能与早发PD伴痴呆有关。

2.案例展示

2.1.临床数据

所有的研究都是在当地生物医学研究伦理委员会(CERB)批准后进行的。所有抽样家庭成员均提供知情同意参与研究。

患者II.5, 48岁，男性，来自南摩洛哥市区，是7个兄弟姐妹中的第5个，是非近亲婚姻所生1)．他的父亲在76岁时自然死亡，他的母亲，仍然活着，没有病史，75岁。患者在41岁时出现右上肢运动障碍，随后右下肢对多巴胺能药物(罗匹尼罗和左旋多巴)有反应。他没有震颤或步态障碍。7年后，他将马达波动表示为延迟ON和减弱现象。在他的治疗中加入了恩达卡彭，改善了运动波动，但引发了轻微的运动障碍。未观察到轴性症状。至于非运动症状，患者在发病后4年表现为渐进性但轻度的认知功能下降，并逐渐演变为晚期;对于受教育少于5年的男性，48岁时的马蒂斯痴呆评定量表为124/144。他没有出现幻觉，但报告了快速眼动睡眠行为障碍(RBD)和慢性便秘。 His dopamine equivalent daily dose was 1032 mg/day.

2.2.遗传的结果

取患者II.5(文献3595)、其母亲I.2、两个兄弟II.4、II.7的血样。使用Wizard®基因组DNA纯化试剂盒(Promega Corporation)提取DNA。我们首先在患者中搜索了北非人群中最常见的LRRK2 G2019S突变，该突变为阴性。然后，使用SALSA MLPA P051 Parkinson试剂盒进行多重连接依赖探针扩增(MLPA)。使用Coffalyser软件(MRC，荷兰，阿姆斯特丹，荷兰)进行数据分析，结果显示所有PD因果基因检测的拷贝数正常。之后，基因面板下一代测序(gene-panel generation sequencing, NGS)有25个与PD和重叠表型相关的基因(Supplementary Materials) (available)在这里)是使用下一代测序离子质子系统(Thermo Fisher Scientific)对患者及其母亲进行的。该库由Ion Chef System根据Ion AmpliSeq试剂盒为Chef DL8编写。在离子厨师系统上进行了珠模(乳液聚合酶链反应)和芯片加载。利用Torrent Suite v.4.2.1软件对Hg19进行序列比对和变异鉴定。将生成的VCF导入到IonReporter Software v5.10的在线服务器中进行变量分析、过滤和标注。结果显示，患者II.5有240个变异，其中14个为功能性错义突变(Table .5)1)．在公共数据库中，这些突变的等位基因频率低于0.1，经常在内部健康对照个体中发现，并被预测为良性的。这14个错义突变中有9个来自于母亲，另外5个均位于MAPT基因的第6和第8外显子，来自于父亲，对应于H2单倍型。注意，母亲有101个snv，其中17个功能错义突变被预测为良性突变。此外，该患者的MAPT基因有32个SNV杂合，包括外显子、内含子、5'UTR和3'UTR，对应于双倍型H1/H2，而母亲只有4个SNV，为H1单倍型纯合。

然后使用6个亚单倍型标记对所有样本家庭成员进行MAPT亚单倍型基因分型，snp rs1467967 (A/G)、rs242557 (A/G)、rs3785883 (A/G)、rs2471738 (C/T)、rs9468 (T/C)和rs7521 (A/G) [11］．结果显示，母亲I.2为H1j单倍型纯合，患者II.5为H1j/H2，兄弟二人II.3和II.7为H1j/H1v。已故父亲基因型为H1v/H2型。为了证实H1j/H2双倍型在PD因果关系中的意义，对186名摩洛哥PD患者，包括48名家族性PD和138名散发型PD，以及92名健康对照进行了MAPT亚单倍型基因分型。平均发病年龄为50.85±12.90岁，平均病程为5±3.0岁，对照组平均年龄为37.83±11.19岁。基因分型结果显示，PD患者H1单倍型频率为90.32%(336/372)，对照组为88.10%(162/184)。单因素logistic回归显示H1/H1双倍型出现频率无统计学差异(表1)2)与对照组相比(81.7∶77.2%;或者,1.32;95%置信区间,0.62 - -2.44;= 0.371)。有趣的是，在48例家族性病例中没有发现H1j/H2双倍型，在138例散发病例中有3例存在，在92例37岁的对照组中只有1例存在。为了只考虑没有已知遗传原因的特发性PD患者，如本研究中研究的家族病例，我们从队列中排除了通常由孟德尔基因突变引起的家族型，以及在北非最常见的LRRK2 G2019S突变的散发性病例。对剩下的93例散发病例进行基因面板NGS分析。IonReporter软件的数据分析显示，93例PD患者中有80例在已知的PD基因中没有致病突变。散发特发性PD组(3/80)与对照组(1/92)的H1j/H2双倍型频率比较有相关性，优势比为3.35，但仍无统计学意义(3.75∶1.0%;或者,3.55;95%置信区间,0.36 - -34.78;= 0.277)，这是由于双倍型的罕见性和样品的小尺寸。值得注意的是，2名PD患者和1名对照纯合的H2单倍型在MAPT中获得的所有29个变异(包括snv和INDELs)是相同的，并确定了摩洛哥人群中的H2单倍型(Supplementary Materials)。

在我们的80例特发性PD患者系列中发现的另外2例H1j/H2双倍型患者的临床表现与病例报告3598相似(表3598)3.)，以起病年龄、最初症状及临床表现为准。3894例患者有3年的疾病演变，认知障碍为中度，3793例患者没有，但只有1年的疾病演变。

3.讨论

我们在拉巴特的神经内科接收了一个病人，他被诊断为动力刚性形式的PD和早期发病的年龄43岁。7年的随访显示，除了运动波动外，患者还有轻度认知能力下降。对该患者进行MLPA和基因面板NGS基因分析，在已知的PD基因中未发现任何致病的CNV或SNV。然而，在PD最强的遗传危险因素之一的MAPT中，他呈现出H1j/H2双倍型。该双倍型在包括母亲和两个兄弟在内的所有健康家庭成员中都不存在，因此在家庭中分离。

几位作者认为，主要的MAPT H1单倍型与PD风险增加相关[14，23，24］．由于该单倍型是异质的，被细分为20个亚单倍型[25然而，这些亚单倍型中的哪一种可能与PD有关，目前还知之甚少必威2490。据报道，罕见的亚单倍型MAPT H1j(频率低于2%)与PD风险显著相关[17，26］．最近，Heckman等通过对大量路易体疾病患者的大脑进行基因分型，包括PD、PD伴痴呆、痴呆伴路易体疾病[27将这种联系归因于H1j单倍型和更大的壳核多巴胺能退化之间的直接联系。这些发现为这种罕见的H1j单倍型在PD合并痴呆的发展中提供了非常有力的证据。然而，这种单倍型中决定PD风险的特定变异尚不清楚。据报道，MAPT H2单倍型与迟发性阿尔茨海默病风险相关，其脑基因表达水平较低[21］．它还与老年全球帕金森病相关，特别是其运动迟缓成分，与较低的MAPT表达相关，尤其是其特定亚型1N/4R [22］．H2单倍型出现在9.7%的PD患者和11.9%的对照个体中，而它在非洲很少见，约为1%。必威2490在欧洲人群中发现的频率最高，约为24%(1000基因组计划)。必威2490家族性PD患者均未发现h1和H2这两种危险单倍型的合并，且基因面板NGS分析显示，仅有的3例患者均为已知PD基因未发生病理突变的特发性散发性患者。

另外一个支持H1j/H2双倍型与PD风险相关的观点是临床的，因为携带该双倍型的3例患者的临床表型相似。事实上，这些患者在43岁至47岁之间开始发病，运动障碍作为发病症状，并逐步表现为具有良好左旋多巴反应的运动刚性形式的帕金森病。指数3592患者在45岁时出现轻微认知障碍，4年后恢复正常。3894例疾病进展3年的患者也表现出轻度认知障碍，而3793例疾病进展1年的患者尚未表现出认知障碍。唯一具有H1j/H2双倍型的对照个体为37岁，因此尚未达到3例具有该双倍型的患者发病年龄。虽然这两种单倍型分别与迟发性PD伴运动迟缓和认知障碍有关，但它们结合成双倍型可能与早发性运动刚性PD伴认知障碍有关。

在我们的患者中发现这个H1j/H2双倍型，这有利于一个事实，即母亲是纯合的所有变异的MAPT基因，这允许确定H1j单倍型。随后，研究人员在186例患者中寻找了这种双倍型与PD风险的关联，从这些患者中排除了家族型和具有致病性突变的孤立病例。本研究的一个局限性是样本量小，只有80例特发性PD患者。然而，大多数研究mmap亚单倍型与发生神经退行性疾病风险的关联的研究并没有使用NGS技术分析其样本中的所有患者。因此，即使有大量病例，作者也没有从他们的样本中排除可能存在已知PD基因致病突变的患者，无论他们是家族性病例还是散发性病例。此外，由于H1j单倍型相对罕见，为了达到统计效果，需要对不同种族起源的大系列特发性PD患者进行研究，这可能只有在国际合作的方法中才有可能。

数据可用性

支持本研究结果的数据包含在文章和补充信息文件中。

的利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

致谢

作者对所有同意参与这项研究的家庭成员和患者表示感谢。这项工作得到了摩洛哥“Ministère de l 'Enseignement Supérieur, de la research che sciences and de la Formation de la Formation des干部”(MESRSFC)、拉巴特的穆罕默德五大学(UM5R)和“国家科学技术研究中心”(CNRST)的支持。

补充材料

补充材料包含NGS基因面板，所有在摩洛哥MAPT H2和H1j单倍型中发现的突变，以及特发性PD和对照个体的流行病学数据。（补充材料）

参考文献

1. C. Blauwendraat, m.a. Nalls和A. B. Singleton，《帕金森病的基因结构》，《柳叶刀神经病学第19卷，no。2, pp. 170-178, 2020。视图:出版商的网站|谷歌学者
2. H. Deng, K. Gao, J. Jankovic，“vps35基因与帕金森病，”运动障碍第28卷，没有。5, pp. 569-575, 2013。视图:出版商的网站|谷歌学者
3. A. D. Virgilio, A. Greco, G. Fabbrini等，“帕金森病:自身免疫和神经炎症，”自身免疫的评论第15卷，no。10, pp. 1005-1011, 2016。视图:出版商的网站|谷歌学者
4. S. Selvaraj和S. Piramanayagam，“基因突变对帕金森病发展的影响，”基因与疾病第6卷，没有。2, pp. 120-128, 2019。视图:出版商的网站|谷歌学者
5. K. Kalinderi, S. Bostantjopoulou和L. Fidani，“帕金森病的遗传背景:当前进展和未来前景”，Acta Neurologica Scandinavica，第134卷，no。5, pp. 314-326, 2016。视图:出版商的网站|谷歌学者
6. A. Karimi-Moghadam, S. Charsouei, B. Bell和M. R. Jabalameli，“帕金森病从孟德尔形式到遗传易感性:神经退行性变过程的新分子认识，”细胞与分子神经生物学第38卷，没有。6, pp. 1153-1178, 2018。视图:出版商的网站|谷歌学者
7. K. J. Billingsley, S. Bandres-Ciga, S. Saez-Atienzar，和A. B. Singleton，“帕金森病的遗传风险因素，”细胞与组织研究第373卷第1期。1, pp. 9-20, 2018。视图:出版商的网站|谷歌学者
8. J. Avila, J. S. Jiménez, C. L. Sayas等，“Tau结构，”衰老神经科学前沿，第8卷，第262页，2016。视图:出版商的网站|谷歌学者
9. 张志伟，徐文昌，A. Pittman等，“台湾地区阿尔茨海默病微管相关蛋白tau基因座的结构研究”，生物医学期刊第37卷，no。3, pp. 127-132, 2014。视图:出版商的网站|谷歌学者
10. P. Z. Álmos, S. Horváth， Á。Czibula等人，“H1 tau单倍型相关的基因组变异在17q21.3作为欧洲吉普赛人的亚洲遗产，”遗传第101卷，no。5，第416-419页，2008。视图:出版商的网站|谷歌学者
11. R. Raskó， R. Sims, L. Carroll等人，“maptlocus常见变异与晚发性阿尔茨海默病的关联研究”，美国医学遗传学杂志B辑:神经精神遗传学，卷150B, no。8, pp. 1152-1155, 2009。视图:出版商的网站|谷歌学者
12. J. Simón-Sánchez和T. Gasser，“帕金森病GWAS:肿块或分裂的问题又回来了，”神经学第84卷，没有。10，第966-967页，2015。视图:出版商的网站|谷歌学者
13. A. Gorostidi, J. F. Martí-Massó， A. Bergareche, M. C. Rodríguez-Oroz, A. López de Munain，和J. Ruiz-Martínez，“使用多基因下一代测序面板分析帕金森病患者的基因突变，”分子诊断与治疗第20卷，no。5, pp. 481-491, 2016。视图:出版商的网站|谷歌学者
14. D. Chang, m.a. Nalls, m.a. Nalls等人，“全基因组关联研究的荟萃分析确定了17个新的帕金森病风险位点，”自然遗传学第49卷，没有。10, pp. 1511-1516, 2017。视图:出版商的网站|谷歌学者
15. M. Farrer, L. Skipper, M. Berg等人，“在挪威人群中，Tau H1单倍型与帕金森病相关，”神经学字母第322卷第1期。2, pp. 83-86, 2002。视图:出版商的网站|谷歌学者
16. J. E. Tobin, J. C. Latourelle, M. F. Lew等人，“单倍型和基因表达暗示MAPT区域与帕金森病有关:基因epd研究，”神经学第71卷，没有。1, 2008年第28-34页。视图:出版商的网站|谷歌学者
17. J. Li, J. A. Ruskey, I. Arnulf等，“帕金森病和REM睡眠行为障碍的MAPT全序列和单倍型分析”，运动障碍第33卷，no。6, pp. 1016-1020, 2018。视图:出版商的网站|谷歌学者
18. A. J. Myers, M. Kaleem, L. Marlowe等人，“在MAPT位点的H1c单倍型与阿尔茨海默病相关，”人类分子遗传学第14卷第1期。16，第2399-2404页，2005年。视图:出版商的网站|谷歌学者
19. c c。张,J.-X。Zhu, Y. Wan等人，“MAPT变异与神经退行性疾病相关性的meta分析，”Oncotarget第8卷，没有。27, pp. 44994-45007, 2017。视图:出版商的网站|谷歌学者
20. R. Ghidoni, S. Signorini, L. Barbiero等人，“H2 mmap单倍型与家族性额颞叶痴呆相关，”疾病的神经生物学第22卷，no。2，第357-362页，2006。视图:出版商的网站|谷歌学者
21. M. Allen, M. Kachadoorian, Z. Quicksall等人，“MAPT单倍型与阿尔茨海默病风险和MAPT大脑基因表达水平的关联，”阿尔茨海默病研究与治疗第6卷，没有。2014年39岁。视图:出版商的网站|谷歌学者
22. G. T. Valenca, G. P. Srivastava, J. Oliveira-Filho等人，“MAPT单倍型H2和亚型1N/4R在老年人帕金森病中的作用，”《公共科学图书馆•综合》第11卷第1期。7日,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学者
23. C. Wider, C. Vilariño-Güell, B. Jasinska-Myga等人，“mapptlocus与帕金森病的关联，”欧洲神经病学杂志第17卷，no。3, pp. 483-486, 2010。视图:出版商的网站|谷歌学者
24. C. P. Zabetian, C. M. Hutter, S. A. Factor等人，“帕金森病中MAPT H1单倍型和亚单倍型的关联分析”，神经病学年鉴第62卷，no。2，第137-144页，2007。视图:出版商的网站|谷歌学者
25. A. M. Pittman, A. J. Myers, P. Abou-Sleiman等人，“进行性核上性麻痹和皮质基底变性中tau基因的连锁失衡精细定位和单倍型关联分析”医学遗传学杂志第42卷，没有。11, pp. 837-846, 2005。视图:出版商的网站|谷歌学者
26. J. Vandrovcova, A. M. Pittman, E. Malzer等人，“MAPT单倍型标记snp与散发性帕金森病的关联，”神经生物学衰老的第30卷，没有。9, pp. 1477-1482, 2009。视图:出版商的网站|谷歌学者
27. M. G. Heckman, K. Kasanuki, R. R. Brennan等人，“MAPT H1亚单倍型与路易体疾病的神经病理学关联，”运动障碍第34卷，no。9, pp. 1325-1332, 2019。视图:出版商的网站|谷歌学者

betway赞助

betway赞助版权所有©2020 Imane Smaili等人。这是一篇开放获取的文章，在知识共享署名许可，允许不受限制地在任何媒介上使用、分发和复制，前提是正确引用原作品。