title: Mutationsanalyse des thiazidsensitiven Natrium-Chlorid-Kotransporters im distalen Tubuluskonvolut der Niere
title: Mutationscreening in the thiazid-sensitive sodium-chloride-cotransporter of the renal distal tubule
Creators: name: Zweyrohn, Christoph
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2014
Subjects: renal
salt
Medizin, Gesundheit
Tubulus

description: Das Gitelman-Syndrom (GS) gehört in
      die Gruppe der hereditären hypokaliämischen
      Salzverlust-Tubulopathien (HSLT). Gemeinsames Kennzeichen der
      HSLT ist die gestörte Chlorid-Reabsorption im distalen
      Nephron, die zu einer Aktivierung des
      Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems und konsekutiv zu
      Hypokaliämie und metabolischer Alkalose führt. Das GS
      definiert sich darüber hinaus durch die Koinzidenz von renal
      bedingter Hypomagnesiämie und Hypokalziurie. Der
      Erkrankungsbeginn ist sehr variabel; in der eigenen
      Patientenklientel zeigten mehr als zwei Drittel der Patienten
      Symptome oder Serum-Elektrolytveränderungen vor oder mit
      Beginn der Adoleszenz [63]. Klinische Zeichen sind Salzhunger
      und muskuläre Schwäche, seltener neurologische
      Manifestationen wie Parästhesien, Carpopedalspasmen und
      Tetanien. Häufig bestehen nur unspezifische Beschwerden wie
      Antriebslosigkeit und körperlicher wie mentaler
      Leistungsabfall. Enuresis und Kleinwuchs sind ebenfalls höher
      prävalent. Richtungsweisend ist dann die typische
      Laborkonstellation aus Hypokaliämie und Hypomagnesiämie.
      Fatale Herzrhythmusstörungen sind in Einzelfällen beschrieben
      [80]. Die genetische Grundlage des GS sind Mutationen im
      SLC12A3-Gen, das für den thiazidsensitiven
      Natrium-Chlorid-Kontransporter (NCCT) des distalen
      Nierentubulus kodiert [85]. Die Vererbung ist
      autosomal-rezessiv. Mehr als 100 Mutationen im SLC12A3-Gen
      wurden beschrieben, und bislang galt das GS als genetisch und
      klinisch homogenes Krankheitsbild. Befunde aus dem eigenen
      Labor stellen diese monolithische Vorstellung in Frage,
      nachdem bei einigen wenigen Patienten mit typischer
      GS-Symptomtrias Mutationen in dem CLCNKB-Gen nachgewiesen
      worden sind [36]. CLCNKB kodiert den basolateralen renalen
      Chlorid-Kanal ClC-Kb. NCCT und ClC-Kb sind im Tubulusepithel
      des distalen Konvoluts (DCT) oppositionell exprimiert; die
      molekulare Integrität und das Zusammenwirken beider Moleküle
      sind essentiell für die transepitheliale Chlorid-Reabsorption
      [2]. Häufiger noch führen Mutationen im CLCNKB-Gen allerdings
      zum klassischen Bartter-Syndrom (cBS) mit Erstmanifestation
      bereits im Säuglingsalter, unter anderem durch Polyurie und
      Gedeihstörung [63,64,86]. In der vorliegenden Arbeit wurden
      28 Patienten mit renalem Salzverlust (19 GS-, 4 cBS-, sowie 5
      cBS/GS-Phänotyp) auf Mutationen im SLC12A3-Gen untersucht.
      CLCNKB- Mutationen waren in dem Kollektiv zuvor
      ausgeschlossen worden. Bei allen acht informativen Familien
      war die Kopplungsuntersuchung vereinbar mit Beteiligung des
      SLC12A3-Gens, in sechs der acht Familien wurden Mutationen
      tatsächlich nachgewiesen. Insgesamt wurden bei 20 Patienten
      (71 % Detektionsrate) Mutationen im SLC12A3-Gen entdeckt
      (homozygot n=11, compound heterozygot n=2, heterozygot n=7).
      Dreizehn verschiedene Mutationen wurden detektiert; diese
      verteilen sich auf 9 Missense-, 2 Nonsense- und 2 donor
      splice site-Mutationen. Fünf Mutationen sind in der Literatur
      bisher nicht beschrieben. Die Mehrzahl der Mutationen
      befinden sich im C-Terminus des NCCT, eine wichtige
      Regulationstelle für die Aktivität des Kotransporters [46].
      Alle Mutationen im NCCT-Molekül liegen an hochkonservierten
      Aminosäure-Positionen in der Familie der elektroneutralen
      Kation-Chlorid-Kotransporter. Ihre pathogenetische Relevanz
      ist hochwahrscheinlich, auch wenn funktionelle Untersuchungen
      im Rahmen dieser Arbeit nicht durchgeführt wurden. Elf von 19
      Patienten mit typischem GS-Phänotyp zeigten erwartungsgemäß
      Mutationen im SLC12A3-Gen. Aber auch 4 Patienten mit
      klinischen Merkmalen des cBS erwiesen sich als Träger von
      SLC12A3-Mutationen. Der Fall eines dizygoten Zwillingspaars
      illustriert exemplarisch die variable Manifestation von
      SLC12A3-Mutationen. Beide Zwillinge sind Träger der gleichen
      homozygoten SLC12A3-Mutationen und präsentieren sich doch mit
      unterschiedlichem Phänotyp, der eine mit GS, der andere mit
      cBS. Der Phänotyp von SLC12A3-Mutationen zeigt sich in dieser
      Arbeit in größerer klinischer Bandbreite als bisher vermutet,
      z.B. war gut ein Viertel kleinwüchsig. Eine Korrelation
      zwischen Art und Ort der Mutation und der Schwere des
      Phänotyps konnte nicht hergestellt werden. Die historisch
      begründete Trennung von GS und cBS sollte in dieser
      apodiktischen Schärfe nicht weiter beibehalten werden. Sowohl
      grundlegende Überlegungen zur (Patho)Physiologie sowie
      Erfordernisse der klinischen Praxis lassen es korrekter und
      zweckmäßiger erscheinen, von einer gemeinsamen Erkrankung des
      distalen Konvoluts zu sprechen, der DCT-Erkrankung.
description: Gitelmans syndrome (GS), an
      autosomal recessive salt-losing tubulopathy, is characterized
      by the combination of hypokalemic alkalosis, hypomagnesemia
      and hypocalciuria. The clinical onset covers a broad spectrum
      of symptoms – of our study group more than two thirds of all
      patients presented with symptoms or electrolyte abnormalities
      before or at beginning of adolescence. Due to unspecific
      symptoms such as salt craving, weakness and fatigue, the
      diagnosis of GS is largely based on detection of the typical
      electrolyte constellation. Specific neuromuscular
      presentations such as carpopedal spasms, tetany and
      paresthesia are rarely seen [63] and, moreover, severe
      manifestations such as chondrocalcinosis, rhabdomyolysis,
      seizures and fetal ventricular arrhythmia have been reported
      only in a very limited number of cases [80]. GS is associated
      with inactivating mutations in the SLC12A3 gene, which
      encodes for the thiazid-sensitive
      sodium-chloride-cotransporter (NCCT) that is expressed in the
      apical membrane of the cells lining the distal convoluted
      tubule (DCT) [85]. More than 100 different mutations of the
      SLC12A3 gene have been identified so far. However, the
      classical view of GS as a genetically homogeneous disorder
      linked to SLC12A3 has been disturbed by the identification of
      mutations in the CLCNKB gene, which may also be coincident
      with electrolyte abnormalities characteristic for GS [36].
      Nevertheless, CLCNKB mutations more commonly lead to Bartter
      syndrome (cBS), another salt-losing tubulopathy which
      manifests in the first year of life with polyuria and failure
      to thrive [63, 64, 84]. CLCNKB codes for the basolateraly
      expressed renal chloride channel (ClC-Kb). Both, NCCT and
      CIC-Kb, are expressed oppositionally in the DCT cell and are
      crucial for the transcellular chloride reabsorption [2]. In
      the present study, 28 patients from 22 different families
      presenting with a hypokalemic saltlosing tubulopathy (19 GS-,
      4 cBS-, 5 cBS/GS phenotype) were screened for mutations in
      the SLC12A3 gene. The occurrence of CLCNKB mutations in these
      patients could be excluded. Interestingly, all 8 informative
      families showed cosegregation with the SLC12A3 locus, but
      SLC12A3 mutations could be detected in only 6 families. In
      summary, 20 patients harboured mutations in the SLC12A3 gene
      (71% detection rate; 11 homozygous, 2 compound heterozygous,
      7 heterozygous) and 13 different mutations could be
      identified (9 missense, 4 nonsense mutations: 2 deletions and
      2 donor splice site mutations). Intriguingly, of all 13
      mutations detected in our patient cohort, five haven´t been
      described before and can be considered as novel SLC12A3
      mutations for GS. The majority of these mutations are placed
      in the intracellular C-terminal-domain, an important
      regulatory element for transporter activity [46]. Moreover,
      all NCCT mutations affect evolutionary highly conserved
      aminoacid residues within the cation-chloride-cotransporter
      family. Although functional analysis of the detected
      mutations are not covered in this study, it is tempting to
      speculate that these mutations drastically impair NCCT
      function. 11 of 19 patients with the typical GS-phenotype
      presented according to expectation mutations in the SLC12A3
      gene. Surprisingly, all 4 patients with the clinical
      phenotype of cBS also harboured SLC12A3 mutations.
      Interestingly, in a case of dizygous twins with two identical
      homozygous SLC12A3 mutations, one presented with the
      classical GS features and the other one with the clinical
      picture of cBS. This example highlights the variable
      expression of SLC12A3 mutations. In this study the phenotype
      of SLC12A3 mutations was associated with a broader clinical
      spectrum than expected. In addition, neither nature nor
      position of the detected mutations had an impact on the
      severity of the phenotype. In summary, these new insights
      demonstrate that the historical differentiation between GS
      and cBS is overage. From a clinical and pathophysiological
      point of view it appears to be more practicable to consider
      both, GS and cBS, as one common disease of the renal distal
      tubule - the DCT disease.