Molekulargenetische Analyse und funktionelle Charakterisierung von Kandidatengenen bei hereditären Einschlusskörpermyopathien

Die Gruppe der hereditären Einschlusskörpermyopathien (heriditary
inclusion body myopathy; hIBM) umfasst eine Vielzahl an erblich
bedingten Muskelerkrankungen mit dem Hauptsymptom der
Muskelschwäche. Ziel dieser Arbeit war es, bei Patienten mit der
Verdachtsdiagnose einer Einschlusskörpermyopathie die
Kandidatengene GNE und VCP auf krankheitsrelevante Mutationen hin
zu überprüfen und durch klinische und molekularbiologische
Charakterisierung einzelner Mutationen die molekulare Pathogenese
der Erkrankung näher zu analysieren. Dazu wurde im Rahmen dieser
Arbeit die DNA von 26 Patienten mit der Verdachtsdiagnose einer
GNE-Myopathie oder IBMPFD (Einschlusskörpermyopathie assoziiert mit
M. Paget und frontotemporaler Demenz) auf Mutationen untersucht.
Zusammengesetzt heterozygote oder homozygote Mutationen im GNE-Gen
führen zum Krankheitsbild der GNE-Myopathie (früher als HIBM2
bezeichnet), während für die IBMPFD eine autosomal dominante
Mutation im VCP-Gen ursächlich ist. Drei Patienten trugen
unterschiedliche Mutationen im GNE-Gen, das für das bifunktionale
Enzym UDP-N-Acetylglucosamin-2-Epimerase /
N-Acetylmannosamin-Kinase (GNE) kodiert. Als Erstsymptomatik der
GNE-Myopathie fällt primär eine Muskelschwäche und –atrophie der
distalen und proximalen Muskulatur auf, wobei der M. quadriceps
femoris typischerweise ausgespart bleibt. Bei insgesamt vier der
untersuchten Patienten konnte eine Mutation im VCP-Gen, das für das
Valosin-containing protein (VCP) kodiert, festgestellt werden.
Mutationen in diesem Gen führen zu einer IBMPFD, die durch die
Symptomtrias Einschlusskörpermyopathie, Morbus Paget und früh
einsetzender frontotemporaler Demenz gekennzeichnet ist. Mit einem
mittleren Manifestationsalter von 45 Jahren zeigen sich bei den
Patienten Symptome einer langsam progredienten distalen und
proximalen Muskelschwäche. Im weiteren Verlauf können dann
fakultativ Symptome eines ossären M. Paget und einer
frontotemporalen Demenz hinzutreten. VCP gehört zur Gruppe der
AAA-ATPasen, die in der Zelle mannigfaltige Funktionen erfüllen.
VCP spielt auch eine Schlüsselrolle bei der Autophagie der Zelle.
Durch Mutationen im VCP-Gen wird die Autophagosomenreifung gestört,
was zu einer intrazellulären Akkumulation von Proteinen und zur
Vakuolenbildung führt. Dadurch ist die Myofibrillenbildung
beeinträchtigt und könnte damit einen Teil des Pathomechanismus der
IBMPFD erklären. Diese Mechanismen sind für die häufigste humane
Mutation im VCP-Gen (R155H) bereits gut untersucht. Unsere Versuche
konnten bestätigen, dass auch die im Rahmen dieser Arbeit weltweit
erste beschriebene Deletion im VCP-Gen (D120del) Störungen im
Bereich der Autophagie verursacht. Auch auf struktureller Ebene
wurde mit Hilfe der Immunfluoreszenzmikroskopie eine Störung der
Myofibrillenbildung nachgewiesen. Daraus ergaben sich neben der
klinischen Symptomatik gute Hinweise, dass die Deletion D120del auf
einer ähnlichen Ebene wie die Mutation R155H pathophysiologische
Mechanismen der IBMPFD beeinflusst.