P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE 19

Zespół Costello jako przykład rzadkich zaburzeń funkcji szlaku sygnalnego Ras-MAPK: obraz kliniczny i diagnostyka molekularna choroby

Costello syndrome as an example of rare disorders associated with the dysfunction of the Ras-MAPK signalling pathway: clinical and molecular diagnostics of the disease

Magdalena Pelc, Elżbieta Ciara, Małgorzata Krajewska-Walasek

STRESZCZENIEZespół Costello (CS) jest niezwykle rzadkim zespołem mnogich wad wrodzonych, charakteryzującym się specyficzną dysmorfią twarzy, luźną skórą, zaburzeniami w odżywianiu i słabym rozwojem, wrodzoną wadą serca, niepełnospraw-nością intelektualną oraz podwyższonym ryzykiem zapadalności na nowotwory. Dotychczasowe badania dowiodły, że za objawy kliniczne CS odpowiedzialne są powstające de novo mutacje punktowe w protoonkogenie HRAS, skut-kujące podwyższoną aktywnością szlaku kinaz białkowych aktywowanych mitogenami za pośrednictwem białek Ras (Ras-MAPK).W niniejszej pracy zaprezentowano wyniki badań klinicznych i molekularnych polskich pacjentów z CS na tle ogól-noświatowych obserwacji. W populacji polskiej zespół Costello potwierdzono u pięciu niespokrewnionych pacjentów w wieku od 7. miesiąca życia do 17 lat. Analiza molekularna genu HRAS ujawniła u nich obecność heterozygotycznych mutacji: c.34G>A (p.Gly12Ser) u dwóch chorych oraz c.35G>C (p.Gly12Ala) u pozostałych trzech. Analiza DNA rodziców czworga pacjentów potwierdziła sporadyczny charakter (de novo) występowania mutacji. Badana grupa charakteryzowała się stosunkowo homogennym fenotypem klinicznym, bez znaczących odstępstw od klasycznych objawów choroby. Najistotniejszą różnicą był brak występowania zmian nowotworowych wśród naszych pacjentów, który najprawdopodobniej jest wynikiem ich młodego wieku. Nieoczekiwanie, w badanej grupie zidentyfikowaliśmy również przypadek współwystępowania zespołu Costello z zespołem Turnera.Prowadzone badania pozwoliły nam na wstępne scharakteryzowanie podłoża molekularnego zespołu Costello u pol-skich pacjentów. Uzyskane wyniki wskazują, że zidentyfikowane patogenne zmiany w genie HRAS są typowymi mutacjami odpowiedzialnymi za przypadki CS na świecie i potwierdzają, że analiza molekularna genu HRAS stanowi przydatny i wiarygodny test diagnostyczny dla pacjentów z podejrzeniem zespołu Costello.Słowa kluczowe: zespół Costello, HRAS, szlak Ras-MAPK, brodawczaki, kardiomiopatia przerostowa, niepełnosprawność intelektualna, nowotwory

ABSTRACTCostello syndrome (CS) is a rare congenital disorder with multiple anomalies including characteristic dysmorphic craniofacial features, short stature, failure to thrive, developmental delay, skin anomalies, cardiac and musculoskeletal defects and an increased risk of malignancy. It has been demonstrated that de novo missense mutations in the proto-oncogene HRAS resulting in increased activation of Ras-MAPK pathway cause Costello syndrome. This paper presents the results of clinical and molecular analysis of Polish CS patients in relation to the worldwide observations. We introduce a group of five unrelated Polish patients aged from 7 months to 17 years with clinical diagnosis of CS. Mutation analysis of HRAS gene revealed heterozygous missense substitutions affecting amino acid 12 of the protein product: c.34G>A (p.G12S) in two and c.35G>C (p.G12A) in three patients. Analysis of the available parental DNA confirmed the mutations as de novo in four cases. The evaluated group represented relatively homogenous Costello phenotype with no significant differences from the classic symptoms of the disease. The most important distinction was the lack of occurrence of malignancies among our patients, which probably results from their young age. Interestingly, in one study case the coexistence of Turner and Costello syndrome was observed. Our results deliver the first important information on the molecular basis of Costello syndrome in Polish population. They indicate that the identified missense mutations in HRAS are known substitutions responsible for CS cases worldwide and confirm that the molecular analysis of HRAS provides a reliable diagnostic test for Polish patients clinically diagnosed with Costello syndrome.Key words: Costello syndrome, HRAS, Ras-MAPK pathway, papillomata, cardiomyopathy, mental retardation, malignancy

Pediatr Pol 2012; 87(1): 19–32© 2012 by Polskie Towarzystwo PediatryczneOtrzymano/Received: 18.10.2011Zaakceptowano do druku/Accepted: 10.11.2011

Zakład Genetyki Medycz-nej, Instytut Pomnik – Centrum Zdrowia Dziecka (IPCZD) Kierownik: prof. dr hab. n. med. Małgorzata Krajewska-Walasek

Wkład pracy autorów/Authors contribution: M. Pelc – zasadniczy wkład w koncepcję i projekt pracy, zebranie danych, przygotowanie wyników badań do analizy, analizę i interpretację danych, E. Ciara – krytyczne recenzowanie artykułu pod kątem istotnej zawartości intelektualnej oraz akceptacja ostatecznej wersji do opublikowania, M. Krajewska-Walasek – wyodrębnienie chorych z zespołem Costello oraz krytyczne recenzowanie artykułu pod kątem istotnej zawartości intelektualnej i akceptacja ostatecznej wersji do opublikowania.

Konflikt interesu/ Conflicts of interest: Autorzy pracy nie zgłaszają konfliktu interesów

Adres do korespondencji/ Address for correspondence: Mgr Magdalena Pelc Zakład Genetyki Medycznej IPCZD Al. Dzieci Polskich 20 04-730 Warszawa Tel. 22 815 72 63 e-mail: m.pelc@czd.pl

Badania były finansowa-ne z funduszy projektu MNiSW nr PB 0056/B/P01/2008/35 oraz z projektu statutowego IPCZD nr 190/08.

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE20

Rys historyczny

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE 21

Ryc. 1. Typowe cechy dysmorfii twarzy oraz specyficzny wygląd dłoni u sze-ścioletniego pacjenta z zespołem Costello (pacjent nr 19972PJ w tabeli II) Fig. 1. The typical dysmorphic facial features and a distinctive appearance of the hands in a 6-year-old boy-patient (patient no. 19972PJ in table II).

Ryc. 2. Przypadek współwystępowania zespołów Turnera i Costello u siedem-nastoletniej polskiej dziewczynki (pacjent nr 16917GJ w tabeli II). Zwracają uwagę typowe dla zespołu Costello szorstkie rysy twarzy, brodawczaki wokół nosa i płatka usznego oraz charakterystyczne dłonie z luźną i pomarszczoną skórą Fig. 2. A case of co-occurence of Turner and Costello syndromes in a 17-year-old girl-patient (patient no. 16917GJ in table II). Typical for CS coarse facial features, the papillomata around the nose and the ear lobe and characteristic hands with loose, redundant and wrinkled skin are to be noted.

a

b

a

d e f

bc

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE22

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE 23

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE24

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE 25

Ryc. 3. Szlak transdukcji sygnału Ras-MAPK oraz zespoły genetyczne związane z zaburzeniami jego funkcji Fig. 3. The Ras-MAPK signaling pathway and the congenital disorders associated with the impairment of its function

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE26

Tabela I. Mutacje w genie HRAS odpowiedzialne za zespół Costello Table I. HRAS mutations identified in patients with Costello syndrome

Mutacja Lokalizacja w genie (ekson kodujący)

Zmiana w białku Liczba przypadków* (częstość w %)

C.34 G>A 1 p.Gly12Ser 113a,b (76,3%)

C.34 G>T 1 p.Gly12Cys 3 (2%)

C.35 G>A 1 p.Gly12Asp 4 (2,7%)

C.35 G>C 1 p.Gly12Ala 11 (7,4 %)

C.35gc>TT 1 p.Gly12Val 2 (2%)

C.35_36del/insAA 1 p.Gly12Glu 1 (<1%)

C.37g>A 1 p.Gly13Cys 1 (<1%)

C.37g>T 1 p.Gly13Cys 3 (2%)

C.38g>A 1 p.Gly13Asp 3 (2%)

C.64c>A 1 p.Gln22Lys 1 (<1%)

C.173c>T 2 p.Thr58Ile 1 (<1%)

C.187g>A 2 p.Glu63Lys 1 (<1%)

C.350a>G 3 p.Lys117Arg 2 (1,3%)

C.436g>A 3 p.Ala146Thr 1 (<1%)

C.437c>T 3 p.Ala146Val 1 (<1%)

Podsumowanie: 148a) w tym trzy przypadki mozaikowatości somatycznej u pacjentów z mutacją p.Gly12Ser (including three cases of somatic mosaicism identified in patients with p.Gly12Ser substitution)b) 80% przypadków de novo, na allelu ojcowskim (80% of de novo cases, on the father allele)*Literatura źródłowa (references): [5–7,12–14, 26, 38, 40–46]

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE 27

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE28

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE 29

Tabela II. Fenotyp polskich pacjentów z zespołem Costello Table II. The phenotype of polish patients with Costello syndrome

Cechy 17299AM 16917GJ 16601PF 19541MA 19972PJ Podsumo-waniePłeć m ż m ż m

Fenotyp

Relatywne wielkogłowie + + + + + 5/5

Grube rysy twarzy + + + + + 5/5

Duże usta/grube wargi dolna + + + + 5/5

Duży język + + + brak danych + 4/4

Skośnodolne ustawienie szpar powiekowych

+ + + brak danych – 3/4

Zmarszczki nakątne + – + brak danych + 3/4

Spłaszczony grzbiet nosa + + + + + 5/5

Nisko osadzone uszy + + + + + 5/5

Brak lub rzadkie brwi – +/– + – – 2/5

Rzadkie włosy + + + + + 5/5

Kręcone włosy - + – – – 1/5

Nadmiar skóry na dłoniach i stopach

+ + + + + 5/5

Głębokie bruzdy na dłoniach i stopach

+ + + + + 5/5

Nadmierna pigmentacja skóry + + + + + 5/5

Brodawczaki – + – – + 2/5

Wnętrostwo – + + 2/3

Rozwój

Obniżone napięcie mięśniowe + + + + + 5/5

Niedobór wzrostu i masy ciała + + + + + 5/5

Opóźniony rozwój psychoruchowy + + + + + 5/5

Serce

Kardiomiopatia przerostowa – + + – – 2/5

Stenoza płucna + – – – – 1/5

Arytmia – – + przejściowa przejściowa 1/5

Okres okołoporodowy i wczesnoniemowlęcy

Wielowodzie + brak danych + + – 3/4

Masa urodzeniowa > 50. centyla – – + + >95. centyla + 3/5

Hipoglikemia w okresie noworodkowym

+ + – + – 3/5

Problemy z karmieniem + + + + + 5/5

Refluks żołądkowo-przełykowy + – – + + 3/5

Mutacja w HRAS c.34G>A (p.G12S)

c.34G>A (p.G12S)

c.35G>C (p.G12A)

c.35G>C (p.G12A)

c.35G>C (p.G12A)

Wiek ostatniej oceny 4. r.ż. 17. r.ż. ~7. m.ż. ~2. r.ż. 9. m.ż. 6. r.ż.

„+”Obecność danego objawu (the presence of a symptom)„ –”Brak obecności objawu (the absence of a symptom)

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE30

Podsumowanie

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE 31

P i ś m i e n n i c t w o

P e d i a t r i a P o l s k a t o m 8 7, n r 1 , s t y c z e ń – l u t y 2 0 1 2

PRACA ORYGINALNA / ORIGINAL ARTICLE32