Các bệnh Động kinh đột biến đơn gen khởi phát sớm (sơ sinh, trẻ nhũ nhi)

Động kinh ĐK =Phóng lực bất thường của điện thế hoạt động bên trong neurone vỏ não Các hc ĐK có nguồn gốc di truyền - Kiểu hình có thể được nhận biết bộ mặt lâm sàng, gia đình, CHT, test

Các bệnh Động kinh đột biến đơn gen khởi phát sớm

(sơ sinh, trẻ nhũ nhi)

Pierre Landrieu, Chuyên gia di truyền TK nhi, Trung tâm Bệnh viện–Đại học Nam Paris

Động kinh (ĐK) =

Phóng lực bất thường của điện thế hoạt động bên trong

neurone vỏ não

Các hc ĐK có nguồn gốc di truyền

- Kiểu hình có thể được nhận biết (bộ mặt lâm sàng, gia

đình, CHT, tests sinh hóa )

- Lọai trừ các nguyên nhân «kinh điển»: thiếu oxi não, di

chứng nhiễm trùng hệ TK, u, tai biến mạch não, nhiễm độc… (Động kinh vô căn)

Hầu hết « Các động kinh vô căn » được cho là « do di

truyền »:

Nhiều bệnh nhân ĐK có họ hàng mắc động kinh vô căn

Tuy nhiên, điều này không theo qui luật di truyền thông thường hoặc biểu lộ lâm sàng (kiểu hình)

-> Hầu hết Các động kinh vô căn được cho là có phương thức di truyền phức hợp (đa gen?)

-khi sự truyền bệnh theo qui luật di truyền thông thường (luật Mendel)

-khi biểu lộ lâm sàng (kiểu hình) có thể là tương tự với các thành viên trong gia đình

Cơ chế bệnh sinh của các ĐK đột biến đơn gen

Rối loạn của

1 Quá trình liên lạc giữa các neuron

dị tật phát triển vỏ não, bất thường synap

2 Môi trường chuyển hóa

chất độc nội sinh, mất cân bằng chuyển hóa

3 Phân tử nội bào (neuron, tế bào TK đệm):

- chuyển hóa không đặc hiệu (OXPHOS…)

- chuyển hóa đặc hiệu (các chất dẫn truyền TK trung gian…)

-tổng hợp, giáng hóa các phân tử "phức hợp"

4 Quá trình hỗn hợp ++

Đơn gen: một gen gây ra bệnh

> chẩn đoán phân tử: gene/protein

Xác định Kiểu hình > đặt giả thuyết về (các) gen nghi ngờ là nguyên nhân > thử nghiệm (các) gen (giải trình

tự DNA chọn lọc)

Sự đa tạp:

qui luật cơ bản trong di truyền

Một Kiểu hình động kinh > do (nhiều) genes khác nhau

Một gene > các kiểu hình (hc động kinh) khác nhau

Trước đây

Hội chứng ĐK theo di truyền trội > do nghiên cứu liên kết di truyền > xác định gen đột biến > các đột biến gen được phát hiện trong các hội chứng ĐK khác

Hiện nay:

Hội chứng ĐK > nghiên cứu bộ gen tổng thể (NGS)

Xác định Kiểu hình: bước 1

Thăm khám lâm sàng

Tiền sử, bệnh sử, khám lâm sàng, gia đình…

Phân loại các cơn giật, tình trạng lâm sàng ngoài cơn ++

Đáp ứng với các thuốc kháng ĐK Quá trình phát triển tt-vđ

ĐNĐ: biến đổi trong, ngoài cơn

CHT: các xung thường thường qui +/- phổ CHT

Các XN hóa sinh thường qui

các marker nhiễn khuẩn các marker chuyển hóa: glucose, P, Ca, pH, lactate

> phân loại chấn đoán

Động kinh được cho là đơn gen

- các marker sinh hóa/CĐHA

Các bệnh ĐK đột biến đơn gen khởi phát sớm, các nhóm lâm sàng

-Bệnh cảnh lành tính

các cơn co giật ngắn lâm sàng/ ĐNĐ ngoài cơn bình thường CHT bình thường

> «các co giật lành tính»?

- Bệnh cảnh « bệnh não bẩm sinh cố định»

các cơn giật tái phát, thức tỉnh bình thường chậm phát triển tt-vđ +/-dị dạng cơ thể, CHT: Các bất thương phát triển vỏ não > Các dị tật vỏ não?

- Bệnh cảnh « bệnh não tiến triển »

Động kinh nặng về lâm sàng/ĐNĐ

RL t.thái thức tỉnh +/- các triệu chứng TK khác CHT: các bất thường không phải là dị tật vỏ não > bệnh não chuyển hóa?

Bệnh cảnh « Động kinh vô căn »

Động kinh tiến triển Không tìm thấy RL chuyển hóa hoặc dị tật vỏ não bất thường > gene đặc hiệu của Động kinh?

Các động kinh lành tính

Các động kinh do dị tật vỏ não

Các bệnh chuyển hóa sinh ĐK

Các động kinh vô căn nặng

Phân loại

Nhóm 1: Các động kinh lành tính

1 Các co giật sơ sinh lành tính có tc gia đình

cơn TL-giật rung, ngắn ngoài cơn thăm khám: bình thường ngoài cơn ĐNĐ: bình thường/ các bất thường nhỏ CHT bình thường

các cơn giật hết trước 4 tháng; phát triển tt-vđ bình thường

Genes:

kênh phụ thuộc điện thế K+ KCNQ2, KCNQ3 (di truyền trội NST thường)

2 Các động kinh lành tính ở trẻ nhũ nhi

Các cơn giật ở trẻ nhũ nhi lành tính có tc gia đình

(BFIS) các cơn co giật toàn thể+/- sốt

PRRT2 (protein xuyên màng giàu proline )

KCNQ2 (kênh K+ phụ thuộc điện thế)

SCN2A, SCN1A (kênh Na+ phụ thuộc điện thế)

Các động kinh lành tính

Các động kinh do dị tật vỏ não

Các bệnh chuyển hóa sinh ĐK

Các động kinh vô căn nặng

Nhóm 2 Các dị tật vỏ não sinh ĐK ++, đơn gen

1.Tật não trơn, không hồi não

Nhóm 3 Các bệnh chuyển hóa sinh ĐK

= các b t thấ ường sinh hóa trong các th d ch ể ị

 Sắc kí AxitAmin, axit hữu cơ, carnitine-, các dẫn suất của glycine

 đo nồng độ đặc hiệu (máu, nước tiểu, DNT )

 đo nồng độ Enzym đặc hiệu (BC, nguyên bào sợi, gan…)

 gene đặc hiệu (1 gen mã hóa cho 1 p.hợp enzyme)

Các rối loạn chuyển hóa trung gian và Động kinh

- RL chuyển hóa trong giai đoạn mất bù

-bệnh não cấp tính: hôn mê ,

ĐNĐ biến loạn , mất cân bằng chuyển hóa

CHT: cấp tính các bất thường

-RL chuyển hóa là nguyên nhân gây các bất thường não: CHT ++

-RL chuyển hóa sinh ĐK ++

*chuyển hóa của các chất trung gian TK (phenylAlanine, DOPA,

Glycine, Glutamate, GABA…)

*các protein vận chuyển glucose, creatine, các cofactor trong chuyển hóa các chất trung gian TK

* Các rối loạn ti thể đặc biệt

Các rối loạn chuyển hóa trung gian

các cơn co giật xuát hiện trong giai đoạn mất bù

Amino A, axit hữu cơ

Phenylcetonuria (Phénylalanine) Leucinosis (AA chuỗi nhánh) Methyl Malonic A (isoleu, théonine,valine, methionine)

Chuyển hóa Pyruvate: PDH, PC

Chu trình Urea

Thiếu hụt OTC, ….

Oxy hóa bêta

MCFA, multiple AcylCoA

Chu trình Krebs

Purines

Lesch Nyhan S (HPRT ) Cholesterol

mevalonate Kinase…

Các protein vận chuyển trong huyết tương

C ác kim loại, các đồng yếu tố vitamin …

CHT: Các t thương mất bù cấp tính hai bên dạng « độc tế bào » và « đường ranh giới»

Trẻ nữ, 7 tháng tuổi

Thiếu hụt OTC

1/15 000 trẻ sinh

Các bệnh chuyển hóa

(các marker đặc hiệu + trong các thể dịch )

là nguyên nhân gây dị tật phát triển vỏ não

• RL sinh tổng hợp peroxisome

PEX 1-12 (hc Zellweger)

• RL ổng hợp Cholesterol

DHCR7 (hc Smith Lemli Opitz)

• RL N-Glycosylat hóa protein

PMM2… (hc CDG)

• RL O-glycosylat hóa protein

POMGnT1, POMT1, FKRP… (các RL chuyển hóa

α− dystroglycan: hc WWS, MEB)

Các rối loạn chuyển hóa trung gian và Động kinh

RL chuyển hóa trong giai đoạn mất bù

-bệnh não cấp tính: hôn mê , -biến loạn ĐNĐ nặng, mất cân bằng chuyển hóa

-CHT: các bất thường cấp tính

RL chuyển hóa là nguyên nhân gây các bất thường vỏ não: CHT ++

RL chuyển hóa, sinh ĐK ++

*chuyển hóa của các chất trung gian TK (phénylAlanine, DOPA, Glycine, Glutamate, GABA…)

*các protein vận chuyển glucose, creatine, các các đồng yếu

tố trong chuyển hóa các chất trung gian TK

*Các rối loạn ti thể đặc biệt

Các bệnh do bất thường enzyme tác động vào các chất trung gian TK, gây Động kinh

 các marker sinh hóa: DNT ++

Phenylcetonuria (PA hydroxylase, thiếu hụt BH4)

Hyperglycinemia không kèm theo nhiễm cetone (RL giáng

hóa Glycine)

Thiếu hụt Succinic semialdehyde DH (tổng hợp GABA)

Thiếu hụt GABA transaminase (tổng hợp GABA)

Thiếu hụt 3 phospho-glycerate DH (tổng hợp serine,

glycine )

Vài bệnh có thể được điều trị đặc hiệu (vitamin…)

GLUT1/ SLC2A1 (RL vận chuyển glucose nội bào)

Glucose DNT /máu < 0,45 (ngoại lệ !)

điều trị: chế độ ăn sinh ceton++

Một số marker sinh hóa đặc hiệu có thể gợi ý bởi chụp phổ CHT: rối loạn chuyển hóa dẫn đến thiếu hụt creatine

CT1/ SLC6A8 protein vận chuyển creatine

GAMT guanidinoacetate methyltransferase

AGAT arginine:glycine amidinotransferase

LS: bệnh não trẻ nhũ nhi: các cơn giật ++ , phát triển tt-vđ ngừng trệ, bất thường động tác, nét tự kỉ

Chẩn đoán:

• Chụp phổ CHT

• Creatine metabolites (GA) /các thể dịch

Điều trị: Creatine-P

Động kinh và RL chuyển hóa phức hợp

- Biopsy da: ++ «thể vùi tiêu thể »

- Phân tích chuyển hóa các thể dịch: âm tính

- CHT: teo vỏ não tiến triển

Gène CLN1 (1995 J Vesa): hoạt độ men palmitoyl

thioesterase

Động kinh được cho là đơn gen

- các marker sinh hóa / CĐHA

« RL chuyển hóa»

Gène (đột biến DNA)

các marker CĐHA (CHT) + +

« ĐK do các dị tật vỏ não »

các marker sinh hóa

và/hoặc enzyme

Các bệnh ĐK khác có thể được nhận biết?

Một khi gen đột biến được xác nhận, marker sinh hóa/enzyme đôi khi được suy ra tương ứng

(v.d men Palmitoyl protein thioesterase trong bệnh ứ đọng Ceroid-lipofuschin)

Động kinh và RL chuyển hóa phức hợp trong tế bào TK

1 Quá trình tổng hợp

v.d: thiếu hụt GM3, GM2 synthase

2 Quá trình biến đổi sau dịch mã di truyền

v.d: RL quá trình N-, O-glycosylat hóa

3 Quá trình giáng hóa tiêu thể

Glycosphingolipids gangliosides

Ceroid-lipofuschin

Đột biến EPM1 (ĐK giật cơ tiến triển)

4 Quá trình giáng hóa proteasome

v.d: các đột biến gen EPM2A, EPM2B

5 Quá trình sửa chữa DNA

v.d: các đột biến PNKP

Krabbe disease

Hc đ ng kinh tri u ch ng kh i phát nhũ nhi- do đ t bi n ộ ệ ứ ở ộ ế

đ ng h p t gây m t ch c năng t ng h p GM3ồ ợ ử ấ ứ ổ ợ

Simpson M A., Cross H., Proukakis C., Priestman D A., Neville D C., Reinkensmeier G., Wang H., Wiznitzer M., Gurtz K., Verganelaki A., et

al , Nat Genet 2004, 36: 1225-1229.

Các đột biến trong PNKP gây não bé, các cơn giật và

khuyết tật trong sửa chữa DNA.

Shen J, Gilmore EC, Marshall CA , Haddadtrong M , et al

Nat Genet 2010; 42: 245-9.

Các rối loạn của hợp chất phức: hiếm gặp, nhưng chắc chắn không ít và chưa được xác nhận đầy đủ

Những khó khăn trong định danh rối loạn của các hợp chất phức

-Kiểu hình sinh hóa khó định danh

- Bất thường các hợp chất không hiện diện trong các thể dịch

- Mô não rất khó lấy làm biopsy trực tiếp

- Khó khăn++ ppháp đo sắc kí

- Khó khăn++ để phân tích các nồng độ đỉnh không rõ

-Làm xác định gene trực tiếp?

Hiếm gặp các gia đình đủ tiêu chuẩn

==> Giải trình tự gen cho exome

Sàng lọc gen nào?

Làm thế nào xác nhận giá trị các đột biến được tìm thấy?

Các động kinh lành tính

Các động kinh do dị tật vỏ não

Các bệnh chuyển hóa sinh ĐK

Các động kinh vô căn nặng

Các bệnh ĐK đột biến đơn gen khởi phát sớm

Các động kinh vô căn nặng có nguồn gốc đơn gen

(Vô căn= CHT bình thường, không tìm thấy nguyên nhân)

Các thể khởi phát sơ sinh

Bệnh não giật cơ sơ sinh nặng

Bệnh não với «dập tắt-bùng phát» trên ĐNĐ

Các đột biến mới (đơn-allen)

1.STBX1/Munc18 (màng trước synap) 10%

2 SCN2A ( kênh Na+ ) 3.KCNQ2

(morphogenes)

Các đột biến lặn

GC1/SLC25A22 (tác nhân v.chuyển Glutamate ti thể)

Các thể đồng hợp tử của các bệnh gen trội

EFHC1 (gene của động kinh giật cơ thiếu niên)

QuickTime™ et un décompresseur sont requis pour visionner cette image.

Các động kinh nặng trẻ nhũ nhi chỉ được xac định là có

nguồn gốc đơn gen trong < 15% các trường hợp

Co thắt trẻ nhũ nhi với tiến triển nặng

1.STBX1/Munc18

2.CDKL5 trong females +/- Rett S 3.ARX trong males (+/- bratrong malformations)

4.GRIN2B (s-u NMDA-R)

GEFS+, Động kinh giật cơ nặng, Hc Dravet

Các bệnh ĐK đột biến đơn gen hiếm khi được xác nhận

Hầu hết Các động kinh vô căn chỉ xuất hiện rải rác và không có đặc trưng di truyền

Rất nhiều gene có thể là nguyên nhân

> Các KT sàng lọc di truyền cỡ lớn là cần thiết

Fragmentation of Genomic DNA (sonication)

Linkers attached to DNA fragments,

Fragments hybridized to a capture microarray designed to target only the v.dons

Target v.dons enriched, eluted, then amplified by ligation-mediated PCR

Amplified target DNA ready for high-throughput sequencing

Interest of New Generation Sequencing techniques?

Nghiên cứu bộ gen tổng thể trong các hội chứng ĐK và

các động kinh toàn thể vô căn:

Những kết quả ban đầu: lạc quan hay bi quan?

Exome sequencing in well-defined epileptic syndromes

ex: GEFS+/Dravet Syndrome

Bài 1 « De novo » loss-of-function mutations in CHD2 cause a fever-sensitive myoclonic epileptic encephalopathy sharing

features with Dravet syndrome »

Suls A , Jaehn JA , Kecsk 駸 A, et al EuroEPINOMICS RES Consortium

Am J Hum Genet 2013 ;93(5):967-75

« We studied a cohort of 9 Dravet-syndrome -affected individuals without SCN1A mutation … by using whole-exome sequencing in proband-parent trios

In 2 individuals , we identified a de novo loss-of-function mutation in CHD2 (a chromodomain helicase DNA binding protein 2) A third CHD2 mutation was identified in an epileptic proband of a second cohort. »

Điểm một số bài báo quốc tế về chủ đề trên

Bài 2 « Exome sequencing reveals new causal mutations in

children with epileptic encephalopathies »

Epilepsia 2013 Jul; 54(7):1270-81

« We performed WES on 10 trios with difficult-to-control seizures and

some combination of developmental delay, epileptic encephalopathy, autistic features, cognitive impairment or motor deficits

In 9 of 10 probands , we identified one or more de novo variants predicted to alter protein function, for a total of 15

Four probands had de novo mutations in known epilepsy genes (two in

SCN1A, one in CDKL5, one in EEF1A2) in three children, de novo variants were in genes plausibly relevant to epilepsy (KCNH5, CLCN4, ARHGEF15)

… »

NGS in idiopathic epilepsies:

A lot of variants of dubious significance

NGS in idiopathic generalized epilepsies:

which variants are pathogenic?

Bài 3 « Exome sequencing followed by large-scale

genotyping fails to identify single rare variants of large effect in idiopathic generalized epilepsy (IGE) »

Heinzen EL , Depondt C , Cavalleri GL , Ruzzo EK , Walley NM et al Am J Hum Genet 2012 ;91(2):293-302 -

« …In this study, we compare the exome sequences of 118 individuals

with IGE and 242 controls

1,935 variants were observed either as heterozygous or homozygous

genotypes

It is likely that this set of variants includes real risk factors However, the

lack of significant association of single variants with disease in this

two-stage approach emphasizes the high genetic heterogeneity of epilepsy

disorders… »

Tổng hợp 2013

- Các bệnh ĐK đột biến đơn gen = gene với các chức

năng rất đa dạng

- Gene gây động kinh > biểu lộ lâm sàng bằng các cơn

ĐK (kiểu hình) rất thay đổi ++

- Các hội chứng ĐK đơn gen rải rác: tần suất cao các đột

biến trội "mới xuất hiện"

- Hầu hết các động kinh vô căn không có liên quan đến những gen đã biết

Kết luận

Các động kinh vô căn dù là rải rác hoặc có tc

Nhiều gen vẫn cần phải được xác định

Các KT nghiên cứu bộ gen tổng thể, nhưng

Pham Thi Van Anh