Genetika vrodených porúch sluchu

Genetika zohráva v etiológii vrodených porúch sluchu dominantnú úlohu. Biomedicínsky výskum v tejto problematike počas posledných 20 rokov prekonal mnohé míľniky a dnes už dokážeme stanoviť presnú príčinu porúch sluchu u veľkej časti pacientov, u ktorých to ešte donedávna nebolo možné. Veľká genetická rozmanitosť porúch sluchu viedla k vymedzeniu záujmovej oblasti novým termínom otogenetika.

Úvod

Výskyt vrodenej obojstrannej hluchoty sa v európskom regióne pohybuje medzi 1 – 2 : 1 000 živonarodených detí. Incidencia vrodených porúch sluchu menej závažného stupňa môže byť približne troj až štvornásobná. Je tak najčastejšou poruchou senzorických orgánov v tomto veku. Vo vyspelých krajinách s prepracovaným systémom komplexnej DNA diagnostiky je genetická etiológia dokázaná asi v polovici prípadov vrodených obojstranných porúch sluchu. Odhady však pripúšťajú podiel genetických príčin presahujúci až 70 % prípadov. Ešte pred vyše desaťročím bol pomer známej etiológie presne opačný – takmer 70 % prípadov bolo považovaných za idiopatické. Na druhom mieste sa uplatňuje infekčná etiológia, v súčasnosti najmä cytomegalovírusová infekcia. Ďalej nasledujú ototoxické látky, perinatálne príhody (trauma, asfyxia), malformácie sluchového orgánu (časť má hereditárny, časť zrejme teratogénny pôvod) a prematurita.

Termín vrodené poruchy sluchu je z pohľadu molekulárno-genetickej etiopatogenézy pomerne málo výstižný až zavádzajúci. Dedičná predispozícia je vždy vrodená. To, kedy sa prejaví, závisí od viacerých faktorov. V rámci jedného génu sa môžu vyskytnúť mutácie, ktoré vyvolajú manifestnú poruchu sluchu už pri narodení, aj také, ktoré sa prejavia neskôr, postnatálne. Dokonca i rovnaká mutácia môže u rôznych jedincov viesť k poruche sluchu v rozdielnom veku. Tradičný koncept klasifikácie porúch sluchu na vrodené a získané poruchy z tohto pohľadu
stráca opodstatnenie.

Klasifikácia geneticky podmienených porúch sluchu

Hereditárne poruchy sluchu delíme podľa orgánového vplyvu na nesyndrómové (asi 70 % prípadov) a syndrómové (30 %). Pri nesyndrómových je porucha sluchu izolovaným prejavom. Syndrómové poruchy sluchu sprevádzajú patologické zmeny aj na iných orgánových systémoch (pleiotropný účinok). Podľa spôsobu dedičnosti rozlišujeme autozómovo recesívne (~ 80 %), autozómovo dominantné (~ 20 %), na X chromozóm viazané a mitochondriálne (matrilineárne) poruchy sluchu.

Tabuľka č. 1: Vybrané gény zapríčiňujúce autozómovo dedičné poruchy sluchu (upravené podľa Van Camp et Smith, 2015)
Tabuľka č. 1: Vybrané gény zapríčiňujúce autozómovo dedičné poruchy sluchu (upravené podľa Van Camp et Smith, 2015)

Najčastejším miestom poškodenia sluchového orgánu je vnútorné ucho (kochlea), preto sa porucha sluchu prejaví ako enzorineurálna („percepčná“). Dedičné formy porúch sluchu však môžu postihovať aj stredné (a vonkajšie) ucho, ako aj suprakochleárne štruktúry (sluchový nerv, sluchová dráha). V tom prípade hovoríme o prevodovej alebo zmiešanej poruche sluchu (vonkajšie a stredné ucho), prípadne o sluchovej neuropatii, respektíve retrokochleárnej senzorineurálnej poruche sluchu (ganglion spirale, sluchový nerv).

Hereditárne poruchy sluchu patria medzi geneticky najrozmanitejšie dedičné choroby vôbec. Napriek tomu, že môžu byť vyvolané patogénnymi zmenami alternatívne vo viacerých génoch, v absolútnej väčšine prípadov ich charakterizujeme ako monogénové choroby – na vznik choroby postačuje zmena v jedinom géne. Aktuálne poznáme viac než 85 génov asociovaných len s nesyndrómovou senzorineurálnou poruchu sluchu (Van Camp et Smith, 2015). Z nich môže 51 génov zapríčiňovať autozómovo recesívnu a 27 autozómovo dominantnú poruchu sluchu (Tabuľka č. 1). Najmenej pri 7 ďalších génoch boli identifikované mutácie, z ktorých niektoré sa vyznačujú dominantnou, iné recesívnou dedičnosťou. Štyri gény sú viazané na X chromozóm. Z 37 génov kódovaných mitochondriálnou DNA je niekoľko asociovaných aj so stratou sluchu. Navyše je známych asi 400 rôznych klinických syndrómov, ktoré vo svojom fenotypovom prejave zahŕňajú poruchu sluchu (Toriello et Smith, 2013). Viaceré z predmetných génov však boli identifikované ako príčina hluchoty len v izolovaných ľudských subpopuláciách a ich epidemiologický význam je v globálnom meradle doposiaľ neznámy, respektíve zanedbateľný.

Podľa typu dedičnosti možno orientačne predikovať aj vývoj a prognózu poruchy sluchu. Kým autozómovo recesívne poruchy bývajú manifestné už pri narodení alebo v ranom detstve, autozómovo dominantné sa zvyčajne prejavia až v neskoršom detskom alebo v dospelom veku a mávajú progresívny charakter. Rovnako mitochondriálne dedičné poruchy sluchu majú obvykle chronicky progredujúci priebeh. Existuje však množstvo výnimiek, preto tieto všeobecné poznatky nemožno považovať za smerodajné kritérium pre diagnostiku.

Vybrané gény asociované s vrodenými poruchami sluchu

V kaukazoidnej populácii sú najčastejšou príčinou kongenitálnej obojstrannej hluchoty mutácie génu gap junction beta 2 (GJB2), ktorý kóduje proteín konexín 26. Ako názov génu napovedá, táto bielkovina je štrukturálnou podjednotkou intercelulárnych nexusových spojení (gap junctions), ktoré zaisťujú medzibunkovú výmenu iónov a nízkomolekulových látok. Z hľadiska sluchového orgánu je kľúčová ich funkcia pri udržiavaní homeostázy draslíkových katiónov v endolymfe vnútorného ucha.

Obrázok č. 1: Spektrum a relatívne zastúpenie mutácií génu GJB2 v slovenskom súbore 379 nepríbuzných pacientov kaukazoidného etnika s obojstrannou senzorineurálnou poruchou sluchu
Obrázok č. 1: Spektrum a relatívne zastúpenie mutácií génu GJB2 v slovenskom súbore 379 nepríbuzných pacientov kaukazoidného etnika s obojstrannou senzorineurálnou poruchou sluchu
Podieľajú sa tak na tvorbe receptorového potenciálu na vláskových bunkách Cortiho orgánu, hoci sú exprimované najmä v podporných bunkách kochley a stria vascularis. Mutácie génu GJB2 zodpovedajú asi za jednu tretinu obojstranných senzorineurálnych porúch sluchu, ktoré sú diagnostikované v detstve a v mladom dospelom veku. Pri vrodenej obojstrannej hluchote sa ich podiel v našej populácii približuje až k 50 %. V kaukazoidnej populácii má najvyššiu frekvenciu mutácia c.35delG, u rómskeho etnika je to mutácia c.71G›A (v staršej nomenklatúre W24X). Väčšina mutácií génu GJB2 sa vyznačuje autozómovo recesívnym typom dedičnosti. Rodičia sú zvyčajne zdraví prenášači, u detí je následne 25-percentné riziko postihnutia oboch alel a vzniku poruchy sluchu. Familiárny výskyt pozorujeme častejšie pri sobášení dvoch nepočujúcich rodičov alebo pri konsagvinných manželstvách nižších sociálnych vrstiev. Porucha sluchu je nesyndrómová a v prípade horeuvedených najfrekventovanejších mutácií býva zvyčajne ťažkého stupňa, respektíve až hluchota. Na Slovensku sme doteraz zaznamenali okolo 20 rôznych mutácií génu GJB2 (Obrázok č. 1) s rozdielnou závažnosťou fenotypu a s odlišným zastúpením u pacientov z rôznych geografických subpopulácií. Pretože títo pacienti inak bývajú zdraví, s intaktnou anatómiou stredného a vnútorného ucha, v prípade indikovanej rehabilitácie sluchu pomocou kochleárneho implantátu dosahujú konexínoví pacienti zvyčajne nadpriemerné funkčné výsledky (Varga et al., 2014).

Z ďalších génov, ktorých mutácie spôsobujú vrodenú autozómovo recesívnu nesyndrómovú poruchu sluchu
boli u nás identifikované napríklad GJB6 (konexín 30) alebo MARVELD2 (tricelulín). Prvý menovaný má u nás, na rozdiel od krajín mediteránu, iba zanedbateľný podiel na poruchách sluchu. Mutácia (c.1331+2T>C) v géne MARVELD2 bola u nás detegovaná výlučne u pacientov rómskeho etnika a v  stredoeurópskom regióne zodpovedá za 3,5 – 15 % obojstranných senzorineurálnych porúch sluchu u Rómov (Mašindová et al., 2015). Z autozómovo dominantných nesyndrómových porúch sluchu, ktoré sa môžu prejaviť už v ranom detstve, sú častejšie zachytávané mutácie génov TECTA a TMC1. Oba gény majú známe dominantne i recesívne dedičné mutácie. TECTA kóduje proteín alfa-tektorín, ktorý je hlavnou nekolagénovou zložkou tektoriálnej membrány kochley (Obrázok č. 2) a patrí medzi glykoproteíny. Funkciu tektoriálnej membrány si zjednodušene možno predstaviť tak, že svojím kontaktom so stereocíliami vláskových buniek zaisťuje prenos mechanického vlnenia vnútroušnej tekutiny na zmyslové vláskové bunky, následkom čoho dochádza k transformácii mechanického zvukového podnetu na nervový signál. Gén TMC1 kóduje transmembránový proteín (transmembrane channel-like protein 1), u ktorého sa predpokladá úloha iónového kanála potrebného pre normálnu funkciu vláskových buniek.

Obrázok č. 2: Priecny prierez blanitým labyrintom kochley s s Cortiho orgánom; s vyznačením expresie a funkcie vybraných génov (Cx26, Cx30 – konexín 26 a konexín 30; TRIC – MARVELD2 proteín; TECTA – tektorín alfa; TMC1 proteín)
Obrázok č. 2: Priecny prierez blanitým labyrintom kochley s s Cortiho orgánom; s vyznačením expresie a funkcie vybraných génov - Cx26, Cx30 – konexín 26 a konexín 30; TRIC – MARVELD2 proteín; TECTA – tektorín alfa; TMC1 proteín. (Mammano et al., 2007)

Poruchy mitochondriálnej DNA s možnou kongenitálnou manifestáciou reprezentuje mutácia m.A1555G v géne pre 12S rRNA. Asociuje sa s maternálne dedičnou nesyndrómovou senzorineurálnou poruchou sluchu alebo s poruchou sluchu po aminoglykozidoch. U nosičov mutácie vzniká porucha sluchu v perinatálnom období, najmä ak ide o rizikových novorodencov liečených aminoglykozidovými antibiotikami. Uvedená mutácia totiž zvyšuje senzitivitu na ototoxický účinok aminoglykozidov. Tieto antibiotiká inhibujú proteosyntézu u baktérií, väzbou na ribozómy. Mutácia m.A1555G vyvoláva štrukturálne zmeny malej podjednotky mitochondriálneho ribozómu, čím umožňuje naviazanie aminoglykozidov a ich toxický účinok podobne ako u baktérií. Mutácia má vyššiu prevalenciu v ázijských krajinách, ale detegovaná bola aj na Slovensku. U nositeľov mutácie je podanie aminoglykozidov možné len z vitálnej indikácie, ak niet voľby inej skupiny antibiotík. U rizikových pacientov sa preto odporúča testovanie na jej prítomnosť.

Zo syndrómových porúch sluchu patria k relatívne častejším: Pendredov syndróm (senzorineurálna porucha sluchu, malformácie vnútorného ucha, eufunkčná alebo hypofunkčná struma; gén SLC26A4), Waardenburgov syndróm (senzorineurálna porucha sluchu, poruchy pigmentácie dúhoviek, kože a
vlasov; 6 génov), Usherov syndróm (3 typy podľa klinickej symptomatológie, základným prejavom je senzorineurálna porucha sluchu a retinitis pigmentosa, často vedúce až k hluchoslepote; známych najmenej 10 génov) alebo Treacherov-Collinsov syndróm (prevodová alebo zmiešaná porucha sluchu, charakteristické malformácie tvárového skeletu s mikrognáciou; 3 gény).

Diagnostika a indikácie molekulárno-genetického vyšetrenia pri vrodenej poruche sluchu

Genetickému testovaniu pri vrodených poruchách sluchu by mala predchádzať klinická diagnostika a potvrdenie poruchy sluchu pomocou objektívnych audiologických vyšetrovacích metód (otoakustické emisie, BERA – sluchové kmeňové evokované potenciály, ASSR – ustálené evokované potenciály, tzv. „objektívna audiometria“), eventuálne v kombinácii s behaviorálnymi testami. V prípade kongenitálnej poruchy sluchu/hluchoty bývajú pri novorodeneckom skríningu neprítomné otoakustické emisie. Genetické vyšetrenie je však indikované až vtedy, ak sú neprítomné opakovane aj pri kontrolných vyšetreniach a diagnózu poruchy sluchu podporujú aj výsledky ostatných objektívnych metód. Musia byť pritom otoskopicky vylúčené iné bežné príčiny poruchy sluchu (zápal, cudzie teleso, obturujúci cerumen). Treba zdôrazniť, že DNA diagnostiku indikujeme len pri obojstrannej poruche sluchu. Pri jednostrannej poruche je genetická etiológia nepravdepodobná, pretože očakávame obdobný efekt na každý z párových orgánov nesúcich mutáciu, bez rozdielu laterality.

Ak už u malého dieťaťa máme potvrdenú permanentnú obojstrannú poruchu sluchu, na zistenie jej etiológie je indikované genetické a zobrazovacie vyšetrenie (CT a MRI spánkových kostí). Súčasne sa vykonáva aj základný klinický skríning (oftalmologické, neurologické, kardiologické, nefrologické vyšetrenie) na vylúčenie syndrómovej poruchy sluchu, ak nie je zjavná už na prvý pohľad. Syndrómové poruchy sluchu sú vzhľadom na multiorgánové postihnutie zvyčajne diagnosticky manažované klinickým genetikom. Pri nesyndrómových poruchách sluchu zodpovedá za realizáciu všetkých potrebných vyšetrení primárne ORL lekár, respektíve foniater a komplexná diagnostika detí s poruchami sluchu by mala byť vykonávaná na vyšších klinických pracoviskách, respektíve v špecializovaných centrách s dostatočným personálnym a technickým vybavením. Na DNA analýzu sa dieťaťu odoberie vzorka
krvi do skúmavky so špeciálnym konzervačným a transportným médiom a ster z bukálnej sliznice, z ktorých sa v laboratóriu vyizoluje DNA. Súčasne sa s rodičmi vypĺňa dotazník, ktorý obsahuje osobnú a rodinnú anamnézu dieťaťa, zaznamenajú sa genealogické údaje a výsledky absolvovaných vyšetrení. Rodič podpisuje informovaný súhlas s genetickým vyšetrením poruchy sluchu u dieťaťa.

Pri nesyndrómovej senzorineurálnej poruche sluchu sa u každého pacienta prioritne analyzuje gén GJB2 (konexín 26), ktorý je najčastejšou príčinou kongenitálnej obojstrannej poruchy sluchu/hluchoty. V minulosti sa často testovali iba jeho vybrané úseky, eventuálne iba tzv. hot-spot mutácia c.35delG. Dnes je zlatým štandardom vyšetrenie celého kódujúceho úseku génu (2 exóny) a priľahlej promótorovej oblasti pomocou konvenčného Sangerovho sekvenovania. Ak analýza génu GJB2 nedokáže príčinu poruchy sluchu, ďalší postup závisí od klinického fenotypu a od rodinnej anamnézy. Pri matrilineárnom prenose, prípadne pri kombinácii poruchy sluchu s diabetom alebo s údajom o liečbe aminoglykozidovými antibiotikami, sa zameriavame na mutácie mitochondriálnej DNA. Pri familiárnom výskyte nesyndrómovej poruchy sluchu a vylúčenej GJB2 etiológii je dnes možné naraz testovať širokú škálu génov asociovaných s poruchami sluchu pomocou tzv. sekvenovania novej generácie (génové panely, celoexómové – celá kódujúca oblasť ľudského genómu, prípadne celogenómové sekvenovanie – celý ľudský genóm). Takéto komplexné vyšetrenie je však náročné na vyhodnocovanie navyše je finančné nákladné, preto ho zatiaľ indikujeme len vo vybraných prípadoch (familiárna porucha sluchu, závažný alebo atypický fenotyp). V rodinách s potvrdenou genetickou etiológiou u probanda odporúčame cielené genetické vyšetrenie na identifikovanú mutáciu aj u všetkých prvostupňových príbuzných (vrátane zdravých) a u ďalších rodinných príslušníkov, ak majú poruchu sluchu rovnakého typu. Klasické cytogenetické vyšetrenie nemá pri nesyndrómovej poruche sluchu význam, pretože tieto poruchy vznikajú na úrovni poškodenia jednotlivých génov, väčšinou na podklade bodových mutácií, prípadne delécií krátkych úsekov génu (monogénové choroby). Pri syndrómovej poruche sluchu však pomôže vylúčiť rozsiahlejšie chromozómové prestavby.

Význam genetického vyšetrenia pri poruche sluchu treba vidieť v niekoľkých rovinách. Pacient, ktorý pozná príčinu svojho ochorenia, lepšie pochopí dôvody vzniku a dôsledky takéhoto stavu a prestane žiť v neistote z neznámej diagnózy. Okrem toho sa šetrí čas a náklady na ďalšie, často zbytočné vyšetrenia alebo neúčinnú empirickú liečbu (vazoaktívne infúzie a pod.). Keďže vyše 50 % prípadov obojstranných vnútroušných porúch sluchu vznikajúcich v detskom veku má genetickú príčinu, molekulárno-genetické vyšetrenie je v stanovení presnej diagnózy považované za kľúčové. V prípade potvrdenia genetickej príčiny možno stanoviť typ dedičnosti a následne aj mieru rizika vzniku poruchy v ďalších generáciách alebo u súrodencov a odhadnúť prognózu a riziko progresie stratu sluchu. V rámci genetického poradenstva možno odporučiť vyšetrenie partnerov, včasnú DNA diagnostiku u novorodencov rizikových párov, prípadne prenatálnu diagnostiku, eventuálne treba zaistiť včasnú rehabilitáciu sluchu. Pokiaľ sa geneticky podmienená porucha sluchu prejaví až v neskoršom období života, znalosť predispozície k jej vzniku môže pacienta usmerniť aj pri výbere vhodného povolania (vylúčenie profesií, kde by sluchový hendikep mohol predstavovať výraznú prekážku vo výkone povolania alebo kde dochádza k zvýšenej expozícii chronickému hluku). Mutácie, ktoré ovplyvňujú aj iné orgány (syndrómové poruchy sluchu), sa vo včasnom štádiu často prejavia iba zhoršeným sluchom. Následne, po 5 – 10 rokoch, môže vzniknúť cukrovka (syndróm MIDD), porucha štítnej žľazy (Pendredov syndróm), alebo sa objavia neurologické príznaky (syndróm MELAS a iné), prípadne slepota (Usherov syndróm). Ak sa dostatočne skoro odhalí predispozícia na takúto kombinovanú poruchu, ktorá má spoločný genetický základ, je možné tieto ochorenia včas (ešte pred vznikom závažných klinických prejavov) odhaliť, stanoviť ich prognózu a ak je to možné, oddialiť nástup závažnejších komplikácií. V konečnom dôsledku tak v niektorých prípadoch možno zvýšiť kvalitu, prípadne aj dĺžku života: pacient má jednu diagnózu namiesto niekoľkých, absolvuje menej zbytočných
vyšetrení, obmedzí sa nadmerné užívanie neúčinných liekov, zaistí sa včasná a adekvátna liečba komplikácií. Dispenzarizácia rodín s potvrdeným poškodením konkrétneho génu umožní ich rýchle vyhľadanie v prípade dostupnosti kauzálnej liečby v budúcnosti (génová terapia, kmeňové bunky). Pacientom, ktorí genetické vyšetrenie nepodstúpia, nemôže byť neskôr takáto kauzálna liečba ponúknutá.

Záver: možnosti genetického testovania porúch sluchu v SR

Napriek optimizmu z nových vedeckých poznatkov a diagnostických možností treba na záver konštatovať, že z hľadiska finančného i kompetenčného nemáme na Slovensku vo vzťahu k otogenetike optimálny stav. Zdravotné poisťovne pri nesyndrómovej poruche sluchu uhrádzajú iba testovanie génu GJB2 a len ak je toto vyšetrenie indikované klinickým genetikom. Klinický genetik však s ohľadom na šírku svojho zamerania zvyčajne nemá detailný prehľad v komplexnej problematike geneticky podmienených porúch sluchu a aj možnosť interpretácie výsledku DNA analýzy vo vzťahu ku klinickému fenotypu je uňho limitovaná. Vzhľadom na skutočnosť, že celý manažment takéhoto pacienta je v rukách ORL špecialistu, malo by byť v jeho kompetencii rozhodnúť aj o realizácii všetkých potrebných vyšetrení. V praxi sa to často obchádza tak, že sa DNA diagnostika financuje z rôznych výskumných projektov a grantov. Vieme tak individuálne poskytnúť i omnoho komplexnejšiu molekulárno-genetickú diagnostiku, než na akú má pacient nárok v rámci štátneho zdravotného systému. Avšak nevýhodou je výrazne nižší počet pacientov, ktorým dokážeme takúto „nadštandardnú“ starostlivosť poskytnúť. Týmto zaostávame za mnohými inými ekonomicky vyspelými krajinami, v ktorých sa už sekvenovanie novej generácie podarilo zaviesť aj do rutinnej klinickej diagnostiky.


Literatúra

  1. Mammano F., Bortolozzi M., Ortolano S., Anselmi F. Ca2+ signaling in the inner ear. Physiology (Bethesda). 2007; 22: 131 – 144.
  2. Mašindová I., Šoltýsová A., Varga L., Mátyás P., Ficek A., Hucková M., Surová M., Šafka-Brožková D., Anwar S., Bene J., Straka S., Janicsek I., Ahmed Z. M., Seeman P., Melegh B., Profant M., Klimeš I., Riazuddin S., Kádasi L., Gašperíková D. MARVELD2 (DFNB49) mutations in the hearing impaired Central European Roma population – prevalence, clinical impact and the common origin. PLoS One. 2015;10(4):e0124232.
  3. Toriello H. V., Smith S. D. (eds.). Hereditary hearing loss and its syndromes, 3rd ed. Oxford University Press, Oxford UK. 2013; 732 pp. 
  4. Van Camp G., Smith R. J. H. Hereditary hearing loss homepage. [http://hereditaryhearingloss.org/]. Lst update: May 13th, 2015.
  5. Varga L., Kabátová Z., Mašindová I., Nechojdomová D., Gašperíková D., Klimeš I., Profant M. Is deafness etiology important for prediction of functional outcomes in pediatric cochlear implantation? Acta Otolaryngol. 2014; 134(6): 571 – 578.
Hodnotenie článku

inVitro 2/2016

Otorinolaryngológia

Tento článok sa nachádza v čísle InVitro 2/2016 Otorinolaryngológia. Ak máte záujem o časopis v tlačenej verzii, ozvite sa nám.
Objednať inVitro