Funktionelle Charakterisierung einer neuartigen Mutation des Calcium-Sensing-Rezeptors bei Patienten mit Autosomal-Dominanter Hypocalcämie

Abstract

Der Autosomal dominanten Hypocalcämie (ADH) liegen aktivierende Mutationen im Calcium-sensing Rezeptor-Gen (CaSR) zugrunde. Die Erkrankung charakterisiert sich in den meisten Fällen als asymptomatische, milde Hypocalcämie mit nicht adäquatem niedrigen Parathormon (PTH) Spiegel im Blut. Die in dieser Arbeit gewonnenen Ergeb-nisse präsentieren die biochemischen und funktionellen Charakteristika der neuartigen aktivierenden Mutation des CaSR P136L bei einer Familie mit primären Hypoparathyreoidismus. Bei der Index-Patientin wurde mit 10 Jahren nach der Anamnese mit Muskelschmerzen und krämpfen der „idiopathische Hypoparathyreoidismus“ diagnostiziert. Es wurde in den darauf folgenden genetischen Untersuchungen bei der Patientin und neun anderen die neuartige Mutation des CaSR identifiziert. Es wurde vermutet, dass die neue Mutation potenziell den Funktionsgewinn im CaSR verursacht. Die biochemischen Untersuchungen der Familie zeigten eine signifikante Hypocalcämie (mean ± SD: 1,91 ± 0,1 mmol/l) sowie anamnestisch Hinweise auf moderate Muskelkrämfe mit rezidivierenden Symptomen von Nephrolithiasis. Die Ergebnisse der DNA-Sequenzierung der Index-Patientin zeigten eine neuartige heterozygote Punktmutation, durch die in Kodon 136 in Exon 3 (CCC) das mittlere Cytosin durch Thymin ersetzt wurde (CTC), was eine Aminosäuresubstitution von Prolin zu Leucin (P136L) in der extrazellulären Domäne zur Folge hat. Diese Mutation wurde außer bei der Index-Patientin auch bei acht hypocalcämischen Familienmitgliedern gefunden, während keiner der asymptomatischen Patienten diese Mutation aufwies. Somit konnte bestätigt werden, dass die Hypocalcämie mit der P136L-Mutation vererbt wurde.<br /> Zur funktionellen Charakterisierung des mutierten CaSR wurde die ortsspezifische Mutation zur Generierung des P136L-CaSR Rezeptors verwendet. Um die Eigenschaften des Gens in vitro zu untersuchen wurde die transiente Transfektion zum Einschleusen des Gens in die HEK293 Zellen durchgeführt.<br /> Die extrazelluläre Stimulation der transient transfizierten mit Wildtyp- oder mit P136L-CASR HEK293 Zellen zeigte eine deutlich erhöhte Mobilisierung des intrazellulären Calciums sowie eine gesteigerte Aktivität von MAPK für den Mutanten gegenüber den Wildtyp-Rezeptor. Diese Arbeit befasst sich mit einer Familie mit der Hypocalcämie als Hauptzeichen einer ADH, der als Ursache eine neuartige Mutation im CaSR zugrunde liegt. Die funktionelle Aktivierung des CaSR durch die vorliegende Mutation wurde durch die erhöhte Sensitivität des Rezeptors auf Veränderungen des extrazellulären Calciumspiegels und die folgende gesteigerte Freisetzung von intrazellulärem Calcium und die erhöhte Aktivierung der MAPK-Signalwege in transfizierten HEK293-Zellen demonstriert. Die experimentellen Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse über die neuartige aktivierende Mutation des CaSR, bestätigen die Rolle der neuen Mutation in der Pathogenese der ADH bei untersuchten Familie und ergänzen das Wissen über die intrazelluläre Signalkaskade dieses Rezeptors.