Orphanet Journal of Rare Diseases, 2007; 2: 5-5 (más artículos en esta revista)

El éxito de trasplante de médula ósea en un paciente con DNA ligase IV deficiencia de la médula ósea y el fracaso

BioMed Central
Bernd Gruhn (bernd.gruhn @ med.uni-jena.de) [1], Joerg Seidel (joerg.seidel @ wkg.srh.de) [1], Felix Zintl (felix.zintl @ med.uni-jena.de ) [1], Raymonda Varon (raymonda.varon @ charite.de) [2], Holger Tönnies (holger.toennies @ charite.de) [2], Heidemarie Neitzel (heidemarie.neitzel @ charite.de) [2], Astrid BECHTOLD (astrid.bechtold @ biozentrum.uni-wuerzburg.de) [3], Holger Hoehn (hoehn@biozentrum.uni-wuerzburg.de) [3], Detlev Schindler (schindler@biozentrum.uni-wuerzburg.de) [ 3]
[1] Departamento de Pediatría, Universidad de Jena, Kochstr. 2, D-07740 Jena, Alemania
[2] Departamento de Genética Humana, Charité - Campus Virchow-Klinikum, Augustenburger Platz 1, Universidad Humboldt de Berlín, 13353 Berlín, Alemania
[3] Departamento de Genética Humana de la Universidad de Wurzburgo, Biozentrum, Am Hubland, 97074 Wurzburg, Alemania
[4] Departamento de Genética Humana de la Universidad de Jena, D-07740 Jena, Alemania

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Resumen
Fondo

DNA ligase IV síndrome es una rara enfermedad autosómica recesiva causada por hypomorphic mutaciones en el ADN de genes ligase IV (LIG4). El fenotipo clínico muestra la superposición con otra serie de síndromes poco frecuentes, incluyendo el síndrome de Seckel, síndrome de Nijmegen rotura, y anemia de Fanconi. Por lo tanto, el diagnóstico clínico a menudo se retrasó y establecido por la exclusión.

Métodos

Se describe un paciente con pre y postnatal, retraso del crecimiento y rasgos faciales dismórficos en los cuales el diagnóstico de Seckel-, Dubowitz-, y el síndrome de Nijmegen rotura se considera de diversas formas. Radiosensibilidad celular en ausencia de manifestaciones clínicas de Ataxia Telangiectasia conducir al diagnóstico de ADN ligase IV (LIG4) el síndrome, confirmó heterocigotos compuestos por mutaciones en el gen LIG4. A la edad de 11 años, tras seis años de historia de la médula ósea progresiva y creciente falta de transfusión de dependencia del paciente fue tratado con un hermano donante corresponde hematopoetic transplante de células madre (HSCT) con un fludarabine acondicionado a base de régimen, sin irradiación.

Resultados

El post-trasplante curso fue completa con un rápido engraftment principales para completar y quimerismo estable. Ahora a los 16 años, el paciente ha ganado peso y se encuentra en buen estado clínico.

Conclusión

HSCT utilizando leve acondicionado sin irradiación califica como tratamiento de elección en LIG4 de pacientes con deficiencia que tiene un hermano donante corresponde.

Fondo

DNA ligase IV síndrome es una rara enfermedad autosómica recesiva causada por hypomorphic mutaciones en el ADN de genes ligase IV (LIG4) [1]. El producto génico de las funciones de genes LIG4 en nonhomologous fin de unirse (NHEJ), una importante vía para la reparación del ADN de doble strandbreaks en células de mamífero que se activa tras daño en el DNA, sino también cambiar durante la clase [2] y durante la V (DJ) recombinación [3]. El fenotipo clínico muestra la superposición con otra serie de síndromes poco frecuentes, incluyendo el síndrome de Seckel, síndrome de Nijmegen rotura, y anemia de Fanconi. Como resultado de ello, el diagnóstico clínico a menudo se retrasó y establecido por la exclusión. LIG4 de pacientes con deficiencia se caracteriza por microcefalia, retraso del crecimiento que comienza en el útero, aspecto facial distintivo ( "pájaro-como cara"), retraso del desarrollo, inmunodeficiencia, pancitopenia, y pronunciado clínico y celular radio [1, 4, 5]. De acuerdo con su radiosensitive fenotipo celular, LIG4 de pacientes con deficiencia de pertenecer al grupo de radio humanos síndromes que incluyen la ataxia telangiectasia (AT), síndrome de rotura Nijmegen (NBS), 50 y Rad 11 Mre deficiencia, trombocitopenia, síndrome de radios ausente (TIE), Artemis síndrome, y Cernunnos-XLF síndrome [1, 5 - 8]. LIG4 de pacientes con deficiencia de compartir características con la inestabilidad genética, síndrome de anemia de Fanconi (AF), que incluyen un crecimiento fracaso, el fracaso de médula ósea y aumento del riesgo de leucemia [5]. FA pacientes son tratados con éxito por hematopoyética transplante de células madre (HSCT), de preferencia acompañado de los donantes hermano [9 - 13], mientras que HSCT sólo rara vez ha sido aplicada en pacientes con síndromes de radio [11]. Se presenta el curso clínico de una deficiente LIG4-paciente que está en buenas condiciones, cinco años después de un hermano donante corresponde trasplante de médula ósea (TMO).

Caso clínico

El paciente es el segundo de tres hijos saludables, no los padres consanguíneos. No hubo antecedentes de enfermedades hereditarias en la familia. Durante la 22 ª semana de embarazo la ecografía sugirió microcefalia y retardo severo del crecimiento. Espontánea sin complicaciones entrega se produjo en la 35 ª semana. El bebé fue pequeño para la edad gestacional (42 cm) y peso al nacer fue 1500 g. Circunferencia de la cabeza no se registró, sino que se describe como muy reducido. Hitos de desarrollo se retrasó un poco: La muchacha empezó a caminar a la edad de 15 meses y comenzó a utilizar una sola palabra a la edad de 18 meses. Debido a su pronunciada microcefalia, baja estatura, retraso psychomotoric y su distintiva apariencia facial ( "pájaro-como cara"; cf. Figura 1] recibió el diagnóstico provisional de síndrome de Seckel. Su velocidad de crecimiento se mantuvo por debajo del tercer percentil (figura 2]. A partir de la edad de cinco años el niño desarrolló trombocitopenia y anemia seguido por leukocytopenia (figura 3]. Una combinación de pancitopenia con características como pre y postnatal, retraso del crecimiento, telecanthus, epicanthal pliegues, ptosis, y la ampliación del puente y punta de la nariz similar a nuestro paciente ha sido descrita previamente en dos niños con el síndrome de Dubowitz [14, 15] conduce a la consideración de este diagnóstico. Nuestro paciente cada vez más sufrido de infecciones recurrentes del oído interno y del tracto respiratorio con niveles bajos de inmunoglobulina, lo que exige frecuentes ingresos hospitalarios. La médula ósea histología (a la edad de 8) mostró hipoplasia medular con displasia celular. Este hallazgo fue notable desde cytopenia-LIG4 en pacientes con deficiencia ya ha sido atribuido a la autoinmunidad en vez de a una primaria de la médula ósea de defectos [16]. Norma cromosoma análisis reveló un cariotipo femenino (46, XX), sin evidencia de aberraciones numéricas. No hubo signos de monosomía 7 o trisomía 8 en la médula ósea preparativos, pero la rotura de cromosomas estudios de sangre periférica de células mononucleares muestran el aumento de la rotura espontánea. Bleomicina-tratamientos de 72 h mononucleares de sangre periférica de células culturas firmemente dado el aumento de las tasas de rotura (véase el cuadro 1], sugiriendo un radiosensitive fenotipo celular y el diagnóstico de síndrome de Nijmegen rotura. Sin embargo, no se encontraron mutaciones en el gen nibrin. Con el fin de confirmar la radiosensivity fenotipo celular, ciclo celular mediante el análisis bivariado BrdU-Hoechst bromuro de etidio citometría de flujo se realizó. Como se ilustra en la figura 4, tras la irradiación con 1,5 Gy y 72 h cultivo in vitro, los pacientes células mononucleares de sangre como resultado radiosensitive como células de pacientes con ataxia telangiectasia. Dado un suero normal de alfa-fetoproteína (AFP) y la ausencia de las características clínicas de la AT, el diagnóstico de AT se consideraba poco probable, pero consideraciones diagnósticas se ampliaron a los AT-al igual que los síndromes que incluyen el DNA ligase IV síndrome. Como se informó anteriormente [1] mutación análisis de los genes LIG4 puesto de manifiesto las mutaciones G469E (materna) y R814X (paterna), lo que confirma el diagnóstico de ADN ligase IV síndrome.

Hematopoyética transplante de células madre

Como se ilustra en la figura 3, entre las edades 10 y 11 años, el paciente cuenta sangre periférica mostró disminución continua que requiere la sustitución de varios eritrocitos concentrados. Aspiración de médula ósea reveló fuertemente reducido celularidad con muy pocos megakaryocytes que confirma la progresión de la hipoplasia de médula ósea de tal manera que existía la preocupación de partida el fracaso de médula ósea (8% myelocytes, el 9% banda de granulocitos, el 9% segmentados granulocitos, monocitos 2%, 50% erythroblasts, 20% linfocitos). Debido a la escasa celularidad que se repita la médula ósea cromosoma estudio no se intentó. Debido a la del paciente continuamente decreciente de sangre periférica cuenta, el deterioro del estado general, y el riesgo conocido de LIG4-para pacientes con deficiencia de neoplasias malignas hematológicas [5, 17], la opción de un tiempo se consideró BMT. Sus 15 años de edad HLA-idénticos hermano fue llevado sano y no ligase IV mutación, lo que hace él como donantes y facilitar la decisión a favor del trasplante. Al ingresar a trasplante, la paciente de leucocitos (WBC) count fue de 2,7 x 10 9 / L, plaquetas fueron de 22 × 10 9 / L, y la hemoglobina fue de 6,6 mmol / L. Inmunoglobulina (Ig) los niveles de antes del trasplante se IgM 0.35 (g / L), IgG 8,83 (g / L), e IgA 0.74 (g / L). Subconjuntos de linfocitos CD3 fueron 960, CD4 412, CD8 531, CD19 11, y NK 222 (células / μ l). Total de linfocitos (CD45 +) fueron 98,1%, monocitos (CD14/45 +) fueron 1,1%, las células NK (CD16 + 56) fueron 17,8%, y las células T (CD3 +) fueron 76,8%.

Teniendo en cuenta el aumento del volumen celular radio de nuestro paciente, fue acondicionado ablativas aún leve, seguido de cerca el protocolo de McCloy et al. [18]. Acondicionado consistió en fludarabine (30 mg / m 2 / día durante 4 días), ciclofosfamida (10 mg / kg / día durante 4 días), y antithymocyte globulina, ATG (15 mg / kg durante 4 días). ATG Aunque no es indispensable en los trasplantes con un hermano corresponde plenamente los donantes que se dio con el fin de garantizar tanto engraftment y la enfermedad injerto contra huésped (GvHD) profilaxis en ausencia de metothrexate. Con el fin de evitar posibles complicaciones de la radio, el acondicionamiento no incluía irradiación [18].

El paciente recibió 5,43 × 10 8 / kg de células nucleadas unmanipulated médula ósea de su HLA-idénticos hermano. GvHD profilaxis consiste en ciclosporina A en dosis de 3 mg / kg / d desde el día -1 hasta el día 64, pero sin más metotrexato. El día 5, de colonias de granulocitos de factor estimulante (G-CSF) (5 μ g / kg / día) fue iniciado y dado hasta el día 22. El paciente no sufrió ninguna de efectos secundarios graves y ni siquiera el cabello suelto. El nadir de leucocitos se llegó a día -1, con 0,1 × 10 9 / L. Engraftment se observó tan pronto como el día 10 con una absoluta neutrophile count (ANC) de> 0,5 x 10 9 / L (74% segmentados granulocitos, 10% granulocitos banda) y un WBC de 1,1 x 10 9 / L. La profilaxis de hongos, virus y las infecciones bacterianas es con aciclovir (30 mg / kg / día desde el día -2 hasta el día 11), anfotericina B liposomal (1 mg / kg / día desde el día 6 hasta el día 10), fluconazol (5 mg / kg / día desde el día 12 hasta el día 16), metronidazol (20 mg / kg / día hasta el día 11), ceftacidim (100 mg / kg / día hasta el día 15), y la penicilina V (50000 unidades / kg / día desde el día 18 hasta el día de hoy). Pneumocystis jiroveci se realizó la profilaxis con cotrimoxazol (5 mg / kg / día, 3 días por semana a partir del 1 de hasta 6 meses después de BMT). Las inmunoglobulinas fueron dadas en una dosis de 250 mg / kg / día los días 2, 8 y 19. El paciente recibió un total de 7 de concentrados de plaquetas, la última el día 13. La niña fue liberado el día 22 en buen estado clínico con un WBC de 1,2 x 10 9 / l, plaquetas de 32 × 10 9 / L, hemoglobina y de 6 mmol / L.

Resultados

Quimerismo análisis de sangre mostraron 100% de células de donantes del día 46. El porcentaje de células de donantes disminuyó a 91% en los 60 días de edad, pero resurged al 100% tras la retirada de la ciclosporina A. quimerismo completo se estableció un plazo de 4 meses después de BMT, manteniéndose estable desde entonces. Como se muestra en la figura 4, secuencial estudios de citometría de flujo de mitogen respuesta vs. radio confirmó la sustitución de las células del paciente radiosensitive de radioresistant células de donantes. Documentos presentados a la edad de 16 años, su sistema inmune funciona bien, con una buena respuesta inmune hacia todas las vacunas. Durante el transcurso de dos años después de BMT el paciente ganado un peso considerable. Ella siempre ha estado por debajo del percentil 20, mientras que en la actualidad a la edad de 16 años que está con exceso de peso 44 kg a 146 cm. Circunferencia de la cabeza es de 44 cm. Su altura está todavía por debajo del percentil 3 ª, pero su condición física general es excelente. Ella está completamente activo y puede llevar una vida normal sin restricciones (100% Lansky-Play-rendimiento). Debido a su carácter leve a moderado retraso mental, que actualmente asiste a grado 9 de una escuela especial para los niños discapacitados mentales, con buen éxito. No hay piel o anormalidades genitales, pero la pubertad es notablemente retrasado. Hay poco vello púbico y desarrollo mamario, lo que corresponde a las etapas Tanner P3 y B3, y el paciente no ha comenzado todavía menstrúan. El perfil hormonal es sugerente de hipogonadismo hypergonadotrophic (FSH es 55,5 UI / L, LH 24,2 UI / L, estradiol 73 pmol / L).

Discusión

La historia clínica de nuestra paciente ilustra la dificultad de establecer el diagnóstico correcto en raras fracaso del crecimiento y dysmorphy síndromes. Las principales observaciones que finalmente conducen al correcto diagnóstico celular se incrementaron la sensibilidad hacia la radiomimetic bleomcycin (en términos de la rotura de cromosomas), y el aumento de sensititvity celular a las radiaciones ionizantes (en términos de la fase G2 del ciclo celular bloqueo). Tras la exclusión de la rotura Nijmegen síndrome de análisis de la mutación y la exclusión de AT por motivos clínicos (con el apoyo de los niveles normales de AFP), la secuenciación de los genes LIG4 establecido el diagnóstico de ADN ligase IV síndrome. Debido a la gran superposición fenotípica es concebible que los pacientes con las características del síndrome de Dubowitz que además sufren de anemia aplásica [14, 15] podría eventualmente llegar a ser afectados por la DNA ligase IV síndrome.

Como hijos de un país no consanguinous pareja, nuestra paciente fue diagnosticado como heterocigotos compuestos por un cambio de aminoácidos (glicina sustituirá por glutamato) en el alelo materno y un codón de parada mutación en el alelo paterno [1]. Análisis del impacto de la R814X ligase IV mutación in vivo (experimentos de células de hámster) ha puesto de manifiesto una alteración en la interacción entre ligase IV y XRCC4 (rayos X como complemento de la reparación defectuosa de reparación en las células de hámster chino proteína 4), y una alteración del ADN ligase IV adenylate complejo formación con la reducción de la ligadura de las actividades [19]. Cuando el G469E ligase IV mutación fue analizado en varios experimentos, una interacción normal con XRCC4 se observó, pero adenylation y la ligadura de actividad se vieron gravemente reducido, con muy poca actividad residual ligadura [19]. Estos resultados sugieren que, al menos en las células de hámster, ambas mutaciones son patógenas. Desde LIG4 null-ratones mutantes son embriones letal [20] y nula mutaciones bialélicas no se han descrito hasta la fecha en otros LIG4 de pacientes con deficiencia [21, 22], la viabilidad de la DNA ligase IV aparece el síndrome de exigir al menos un alelo con hypomorphic una mutación. Un patrón de conservas de TCR-alfa y beta en los cruces células T y sólo leve a moderado deterioro de la clase y cambiar V (D) J recombinación sugiere la presencia de actividad residual LIG4 ligase de la DNA en pacientes con deficiencia IV [21, 22]. El grado relativamente leve de la inmunodeficiencia observada en nuestro paciente está de acuerdo con la noción de función residual LIG4 como requisito previo para la viabilidad. Sin embargo, al menos algunos pacientes con deficiencia de LIG4 exhiben un seriamente comprometido el sistema inmune, entre ellas la ausencia total de linfocitos B y reducido drásticamente el número de células T (SCID fenotipo; [21, 22]]. Esto sugiere que el ADN ligase IV, más allá de su función bien establecida en V (D) J recombinación, pueden tener funciones adicionales en el linaje de células linfocítica [22].

Junto con la XRCC4 proteínas, ADN ligase IV en funciones no unirse a fin homóloga (NHEJ), el principal proceso de reparación de la doble línea se rompe en células de mamífero [23]. Reparación del ADN a través de NHEJ se lleva a cabo durante G0, G1, y comienzos de la fase S del ciclo celular y requiere Ku (a Ku70/Ku80 heterodimer), DNA-proteína cinasa dependiente de la subunidad catalítica (DNA-PKcs), y el complejo de proteínas XRCC4/LIG4 [24 - 26]. Se supone que Ku Rag o se une al OSD en primer lugar, a continuación, los reclutas de ADN-PKcs y Artemis, una nucleasa que recorta el ADN que permita la LIG4/XRCC4 complejo para llevar a cabo religation [24 - 26]. Además, NHEJ es esencial para la generación de células T del receptor de inmunoglobulina y la diversidad. Deterioro de la clase y cambiar de V (D) J recombinación, por tanto, explicar la inmunodeficiencia y la frecuencia de mieloma múltiple y linfoma LIG4 observado en pacientes con deficiencia de [17, 26]. No obstante, explicar la propensión a la médula ósea fracaso. En analogía a la médula ósea fracaso síndromes de anemia de Fanconi y Disqueratosis congénita que se caracteriza por la inestabilidad de los cromosomas o telómeros [27, 28], inestabilidad genética debido a la deficiencia de LIG4 podría explicar el aumento de radio y de médula ósea en LIG4 fracaso de pacientes con deficiencia.

Ha sido demostrado en ratones que ligase IV es fundamental para el desarrollo de células neuronales [29]: Perturbación de NHEJ debido a ligase IV deficiencia da lugar a problemas de diferenciación prenatal de las células neuronales. Esto puede explicar la leve a moderado retraso mental observada en nuestro paciente.

Al igual que en la anemia de Fanconi y una sola ya se ha informado del paciente con el síndrome de Nijmegen rotura, nuestro paciente que ilustra HSCT puede ser un eficaz tratamiento de la deficiencia de LIG4. Dado que nuestro paciente tenía un hermano donante corresponde disponibles, un período de seis años de historia de la progresiva falta de médula ósea que requiere el aumento de las tasas de sustitución de productos sanguíneos, y desde ella mostró signos de desarrollar el síndrome mielodisplásicos (MDS), HSCT era la más prometedora opción terapéutica. Cabe señalar, sin embargo, que HSCT en nuestro LIG4-paciente fue motivada por la médula ósea hipo-y displasia en lugar de por un fenotipo SCID al igual que en otros pacientes con síndrome de LIG4 [22, 16].

A nuestro entender, esta es la primera descripción detallada de una modificación del acondicionamiento de BMT y de la evolución clínica tras el trasplante en un ligase IV deficiencia del paciente. En otras publicaciones [1, 4] BMT se mencionan brevemente, pero ni el procedimiento ni los resultados se han descrito en detalle en cualquiera de los anteriores pacientes. Debido a nuestra paciente la radiosensibilidad celular, más probable es que no habría tolerado un acondicionamiento mediante irradiación corporal total y altas dosis de ciclofosfamida. Además, este tipo de agresión acondicionado habría aumentado su riesgo de neoplasias malignas secundarias [30]. Nuestro protocolo utilizado, por tanto, un leve acondicionamiento sin ningún tipo de irradiación, una reducción de la dosis de ciclofosfamida, metotrexato y no para la profilaxis GvHD. Esta reducción de la toxicidad dar lugar a un rápido engraftment sin efectos secundarios graves, completa y estable quimerismo a los 4 meses, y la buena situación clínica en cuatro años después de trasplante.

Conclusión

HSCT utilizando leve acondicionado sin irradiación califica como tratamiento de elección en LIG4 de pacientes con deficiencia que tiene un hermano donante corresponde. Además, el desarrollo de la médula ósea fracaso en nuestra paciente sugiere que al menos algunas formas de deficiencia ligase IV pertenecen a la heredada de médula ósea síndromes de fracaso.

Abreviaturas

BrdU = bromodesoxyuridine; GvHD = enfermedad injerto contra huésped; FSH = estimulación de la hormona folículo; LH = hormona luteinizante; AFP = alfa-fetoproteína; TCR = T-cell receptor; SCID = inmunodeficiencia combinada grave enfermedad; MDS = síndrome mielodisplásicos

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no tienen intereses en conflicto.

Autores de las contribuciones

BG fue el médico tratante realizar TMO. FZ y JS eran responsables de la atención de los pacientes y el seguimiento. Berlín El grupo hizo citogenético bleomicina y pruebas, así como el análisis de la mutación. Wurzburgo El grupo llevó a cabo los ensayos de citometría de flujo. DS AB y fueron responsables de la redacción del manuscrito.

Agradecimientos

Los autores se agradecen a la paciente y su familia por su colaboración y su permiso para publicar la fotografía del paciente y su historial médico. Consentimiento por escrito para su publicación de la clínica se obtuvo de los padres del paciente.