ÚVOD
Syndrom křehkého X je nejčastější příčinou dědičné mentální retardace a je způsoben mutací v genu FMR1 vázaném na chromozom X. Muži se syndromem křehkého X téměř vždy vykazují mentální retardaci, obvykle ve středně těžkém rozsahu, a často mají charakteristické fyzické rysy a chování. Vzhledem k tomu, že mutace je vázána na chromozom X, jsou muži postiženi závažněji než ženy. Postižené ženy tak mají spíše mírnou mentální retardaci a proměnlivé přidružené tělesné znaky. (Přehled znaků syndromu křehkého X, identifikace genu a vzorce dědičnosti viz Warren a Sherman (2001)1 a Hagerman a Hagerman (2002)).2
Mutace vedoucí k více než 98 % případů syndromu křehkého X je expanze nestabilní sekvence opakování CGG nacházející se v 5′ nepřekládané oblasti (UTR) genu FMR1.3,4 Existují v podstatě čtyři alelické formy genu s ohledem na délku opakování. Označují se jako běžná, „šedá zóna“ neboli intermediární, premutace a úplná mutace. Příslušné velikosti repetic pro každou skupinu nejsou přesně definovány, a proto komplikují genetické poradenství. Plná forma mutace genu FMR1 se skládá z více než 200 repetic a je abnormálně hypermetylovaná. V důsledku toho je gen umlčen a nevytváří se žádná mRNA. Nedostatek produktu genu, FMRP, proteinu vázajícího RNA, je zodpovědný za mentální retardaci.5 Přibližně 1/4000 mužů má syndrom křehkého X a z toho vyplývá, že asi 1/8000 žen má významné rysy tohoto syndromu (přehled viz Crawford et al. (2001)).6 Premutační alely jsou definovány jako dlouhé, nemetylované stopy repetic, které se nestabilně přenášejí z rodiče na dítě. Přibližně 1/350 žen a 1/1000 mužů nese premutační alely v rozsahu 61-200 repetic. Tento rozsah opakování pro premutační alely je však pravděpodobně příliš úzce definován, protože nestabilní alely s 50-60 opakováními jsou někdy identifikovány ve starších generacích rodin se syndromem křehkého X a zjevně se jedná o „permutační“ alely. Alely ve středním rozsahu (41-60) jsou obvykle definovány pouze podle velikosti opakování. To znamená, že obvykle nejsou spojeny se známým nestabilním přenosem na plnou mutaci a/nebo příbuzného se syndromem křehkého X. Nestabilita může, ale nemusí být pro alelu charakteristická a závisí na faktorech souvisejících se strukturou repetic (tj. přerušení repetic CGG sekvencí AGG) a na trans-akčních faktorech, které dosud nebyly definovány.7-9 Definice premutačních a intermediálních alel jsou tedy neostré. Nejčastěji je premutace klinicky hlášena v případě, že se jedná o ≥ 55 repetic. Celkově jsou nositeli stop s vysokým počtem opakování (41-199) asi 4 % mužů a 8 % žen severoevropského původu. Prevalence je podobná u většiny ostatních etnických/rasových skupin, i když mezi populacemi existují určité rozdíly.10 -11
Myslelo se, že klinické důsledky rozšířených CGG repetic v genu FMR1 jsou omezeny na osoby s plnou mutací (odtud termín „plná“), a to zjevnou mentální retardací. Nicméně nemetabolizovaná, dlouhá stopa opakování CGG nalezená u nositelů premutace byla spojena se specifickými fenotypy nesouvisejícími se syndromem křehkého X a nesouvisejícími s nositeli plné mutace. Jedním z dobře známých důsledků pro ženy, které jsou nositelkami alely premutace, je zvýšené riziko předčasného ovariálního selhání (POF), klinicky definovaného jako ukončení menses před 40. rokem věku. Mezi ženami, které jsou nositelkami premutace, má POF přibližně 21 % žen ve srovnání s pouhým 1 % v běžné populaci, což představuje relativní riziko 21.12 Kromě toho jsou nositelkami premutační alely přibližně 2 % žen s izolovaným POF a 14 % žen s familiárním POF. Tato vysoká frekvence nosičství je srovnatelná s 0,3 % v běžné populaci. Etiologie ovariálního selhání a rizikové faktory spojené s genem FMR1 jsou předmětem zkoumání.
Nejnověji bylo u mužů, kteří jsou nositeli premutace, a u menší části žen zjištěno významné zvýšení rizika pozdního nástupu neurodegenerativního onemocnění se syndromem tremoru/ataxie (FXTAS).13-15 Primárními klinickými příznaky jsou mozečková ataxie a intenční tremor. Mezi další zdokumentované příznaky patří kognitivní deficity, jako je ztráta krátkodobé paměti, deficit exekutivních funkcí, pokles kognitivních funkcí, parkinsonismus, periferní neuropatie, slabost proximálních svalů dolních končetin a autonomní dysfunkce.14 První studie ukazují, že penetrance kombinovaného tremoru a ataxie u mužů ve věku 50 let a více s premutací je přibližně 20-40 %.14-17 Celkově se u těchto mužů odhaduje 13násobný nárůst těchto příznaků ve srovnání s muži, kteří nejsou nositeli premutace.15 Je však zapotřebí dalšího výzkumu, aby bylo možné přesně definovat penetranci v závislosti na věku a relativní rizika pro účely genetického poradenství.
Jedinečný vzorec dědičnosti této mutace vázané na chromozom X vede k některým citlivým otázkám souvisejícím s individuální znalostí vlastního statusu přenašeče i s poznáním statusu mutace u ostatních členů rodiny. Nejčastěji je segregace křehké mutace X v rodině identifikována prostřednictvím dítěte se syndromem křehkého X v důsledku plné mutace s příznaky, jako je opoždění vývoje nebo mentální retardace. Stav přenašeče premutace spojený s poruchami s pozdním nástupem tak může být neúmyslně odhalen u jedince, který je testován v rámci rodinné studie. U takovýchto poruch s pozdním nástupem vyvstávají etické otázky, zda si daný jedinec přeje znát svůj status přenašeče, či nikoli. S tím, jak si zdravotníci více uvědomují s premutací spojené fenotypy předčasného selhání vaječníků a FXTAS, je pravděpodobné, že za jiných okolností bude identifikováno více rodin.
Všeobecně se křehká mutace X řídí tradičními pravidly dědičnosti vázané na chromozom X. Dědičnost křehké mutace X se řídí tradičními pravidly: Polovina potomků matek přenašeček obdrží mutaci a všechny dcery, ale žádný ze synů otců přenašečů, obdrží mutaci. Riziko rozšíření opakování CGG v premutační alele na plnou mutaci však překrývá vzorec přenosu tohoto syndromu. Expanze premutace na plnou mutaci během přenosu prostřednictvím ženy přenašečky pozitivně koreluje s velikostí repetice ženy.9 Nejmenší velikost repetice, která se během jedné generace rozšíří na plnou mutaci, je 59 repetic.9 Riziko expanze do plné mutace z mužů-nosičů na jejich dcery je vzácné, ale bylo zaznamenáno.18 To znamená, že muži s premutací předávají premutaci svým dcerám, obvykle pouze s malou expanzí nebo kontrakcí.
Předpověď závažnosti příznaků syndromu křehkého X je omezená. Závažnost nebývá ovlivněna počtem opakování v rámci alely plné mutace, protože jakmile má alela plné mutace více než 200 opakování a je metylovaná, nevytváří se žádný genový produkt. Menšina mužů s plnou mutací má některé alely nemetylované; jsou známí jako „metylační mozaiky“. Takové alely mohou produkovat FMRP, i když v nižším množství než alely s nízkým počtem repetic, pravděpodobně v důsledku neefektivity translace.19 Kromě toho existují muži, kteří jsou mozaikovití pro alely s pre- i úplnou mutací. Muži s těmito mozaikovými vzorci jsou v průměru méně závažně postiženi než ti, kteří mají pouze plné mutační alely. Rozsah závažnosti se však překrývá. U žen, které jsou nositelkami plné mutace, může procento aktivních chromozomů X s normální opakovanou alelou ve srovnání s alelou plné mutace modifikovat závažnost příznaků, jak se očekává u jakéhokoli onemocnění vázaného na chromozomy X. Na základě tohoto poměru aktivace je však obtížné předpovědět závažnost u jednotlivých nosičů. V průměru je syndromem křehkého X významně postižena přibližně třetina až polovina žen, které jsou nositelkami plné mutace.
K testování syndromu křehkého X se používají studie DNA. Genotypy jedinců s příznaky FXS a jedinců s rizikem nosičství mutace lze určit vyšetřením velikosti úseku trinukleotidových repetic a stavu metylace genu FMR1. Používají se dva hlavní přístupy: polymerázová řetězová reakce (PCR) a Southernova analýza. Analýza PCR využívá doprovodné primery k amplifikaci fragmentu DNA pokrývajícího oblast repetice. Velikost produktů PCR tak vypovídá o přibližném počtu repetic přítomných v každé alele testovaného jedince. Účinnost reakce PCR je nepřímo úměrná počtu opakování CGG, takže velké mutace se amplifikují obtížněji a v testu PCR se nemusí objevit detekovatelný produkt. To a skutečnost, že se nezíská žádná informace o stavu metylace FMR1, jsou omezeními metody PCR. Na druhou stranu analýza PCR umožňuje přesné stanovení velikosti alel v normální, „šedé zóně“ a rozmezí velikosti premutací na malých množstvích DNA v relativně krátkém čase. Analýza také není ovlivněna zkreslenou inaktivací chromozomu X.
Analýza FMR1 pomocí Southernova blotu umožňuje současně provést hrubé měření velikosti repetičních segmentů a přesné posouzení stavu metylace. K rozlišení metylovaných a nemetylovaných alel se používá restrikční enzym citlivý na metylaci, který neštěpí metylovaná místa. Analýza Southern blot je pracnější než PCR a vyžaduje větší množství genomové DNA. Analýza Southern blot přesně detekuje alely ve všech velikostních rozmezích, ale přesné určení velikosti není možné. Navíc vysoce zkreslená inaktivace chromozomu X, který je nositelem premutace, může vést k nedostatečnému rozlišení premutační alely. Laboratoře by měly mít k dispozici obě metody a provádět ty typy analýz nebo jejich kombinace, které jsou za daných klinických okolností nejvhodnější.
U malého počtu jedinců s FXS jsou za syndrom zodpovědné jiné mechanismy než trinukleotidová expanze, například delece nebo bodová mutace. V těchto případech mohou příbuzným poskytnout důležité informace vazebné studie, cytogenetika, sekvenování a/nebo testy určené k identifikaci vzácných mutací a delecí.