Doc. dr. sc. Nataša Rojnić Putarek, dr.med
Poliklinika Arista, Sveučilište „Jurja Dobrile“ u Puli, Medicinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu
MODY (engl. Maturity Onset Diabetes of the Young) isprva je definiran kao neketotički, inzulin-neovisan dijabetes melitus koji se javlja u mlađoj dobi i nasljeđuje autosomno dominantnim nasljeđivanjem. Kasnije se pokazalo da je MODY heterogena skupina bolesti koje nastaju kao posljedica heterozigotnih mutacija u različitim genima, a sve primarno dovode do poremećene sekrecije inzulina. Neki od tih gena uključeni su u razvoj gušterače i beta-stanica, dok drugi igraju ključnu ulogu u različitim fazama sekrecije inzulina, kao što su detekcija razine glukoze, metabolizam glukoze u beta stanicama ili aktivacija ATP ovisnog kalijevog kanala. MODY su dio šireg spektra monogenskih oblika dijabetesa, pri čemu je hiperglikemija najčešći simptom, a može nastati samostalno ili povezana s različitim ekstrapankreatičnim manifestacijama. Utvrđene su određene korelacije između različitih genotipova i pripadajućeg fenotipa koje su prisutne u dijela bolesnika, što pomaže kliničarima da posumnjaju na genetsku dijagnozu prema kliničkoj prezentaciji. Međutim, postoje i vrlo različite kliničke prezentacije u bolesnika s istom mutacijom. Ciljanim metodama sekvenciranja (NGS, engl Next generation Sequencing) nađeni su monogenski podtipovi koje je teže prepoznati samo na osnovu kliničkih karakteristika. Stoga su glavni izazovi s kojima se suočavaju kliničari upravo utvrditi kada je potrebno provesti genetsku analizu kod sumnje na MODY i koje su koristi za pacijente i njihove obitelji.
Do sada je poznato više od 40 gena čije mutacije mogu dovesti do dijabetesa, od kojih je najmanje 13 odgovorno za MODY fenotip. Heterozigotne mutacije šest gena odgovorne su za većinu slučajeva, a to su gen za glukokinazu (GCK, povezan s GCK-MODY, ranije MODY2); 3 gena koji kodiraju faktore transkripcije hepatocitnog nuklearnog faktora (HNF) (HNF1A-MODY); HNF4A-MODY i HNF1B-MODY, što odgovara MODY3, 1 i 5) i ABCC8 i KCNJ11, odnosno geni koji kodiraju SUR1 i Kir6.2, dvije podjedinice ATP-ovisnog kalijevog kanala u beta-stanicama gušterače. Međutim, u oko 20% bolesnika s fenotipovima koji sugeriraju MODY, ne nalazi se mutacija u ovih 6 gena. Učestalost MODY razlikuje se prema studijama. Među bolesnicima s dijabetesom u mlađoj odrasloj dobi, najmanja prevalencija monogenskog dijabetesa procjenjuje se na 1%. U svim studijama najčešći podtipovi su GCK-MODY i HNF1A MODY.
U Zavodu za molekularnu dijagnostiku KBC Zagreb u suradnji sa Zavodom za dječju endokrinologiju i dijabetes, Klinike za pedijatriju KBC Zagreb, 2017 godine započeta je analiza gena GCK, HNF1A, HNF4A i HNF4B Sangerovom metodom sekvenciranja.
Klinička prezentacija najčešćih oblika monogenskih dijabetesa
GCK-MODY (MODY 2)
GCK-MODY uzrokovan je heterozigotnim mutacijama koje dovode do gubitka funkcije (loss- of- function) gena koji kodira enzim glukokinazu, a nalazi se na kratkom kraku kromosoma 7. Do sada je poznato više od 600 mutacija tog gena. Glukokinaza je enzim koji je važan za detekciju razine glukoze u beta stanicama gušterače, hepatocitima i središnjem živčanom sustavu. Mutacija gena za glukokinazu dovodi do pomicanja praga za sekreciju inzulina prema višoj koncentraciji glukoze, otpuštanje glukoze iz jetre je pojačano te je prag za sekreciju kontraregulatornih hormona također postavljen na višu koncentraciju glukoze. U tijeku oralnog testa opterećenja glukozom (OGTT) u bolesnika s GCK-MODY obično se javlja blaži porast koncentracije glukoze u krvi, najčešće manji od 3 mmol/l. Fenotip GCK-MODY je vrlo homogen usprkos velikom broju poznatih mutacija gena što je jedinstvena situacija u monogenskih dijabetesa. Karakteriziran je blagom hiperglikemijom natašte (oko 7 mmol/l, uz srednju razinu HbA1c od 6,5%) koja je prisutna od rođenja te se blago povećava starenjem i bez drugih ekstrapankreatičnih simptoma. Sličan stupanj hiperglikemije nalazi se u svih članova obitelji koji nose mutaciju. Sumnja na dijagnozu GCK-MODY trebala bi se postaviti u asimptomatskih pojedinaca s normalnom tjelesnom težinom u kojih je otkrivena blaga hiperglikemija natašte slučajno ili sustavnim skriningom (npr. u trudnica). Dijabetes melitus tip 1 isključuje se potvrđivanjem odsutnosti beta stanične autoimunosti što je važno da bi se spriječilo pogrešno postavljanje dijagnoze pa i liječenje djece i adolescenata s GCK-MODY inzulinom. S obzirom da bolesnici s GCK-MODY u dobi od 50 godina u prosjeku nemaju klinički značajnu mikrovaskularnu ili makrovaskularnu bolest, iako u nekim slučajevima može biti prisutna blaga retinopatija, farmakološko liječenje hiperglikemije oralnim antidijabeticima također obično nije potrebno.
Postavljanje dijagnoze GCK MODY predstavlja poseban izazov u trudnica s normalnom tjelesnom težinom i blagom hiperglikemijom posebno po pitanju potrebe za liječenjem takvih trudnica. Ukoliko je fetus naslijedio majčinu mutaciju, liječenje nije potrebno s obzirom da je u djeteta također prag za sekreciju inzulina u beta stanici gušterače postavljen na istu višu koncentraciju glukoze kao i u majke, što će rezultirati normalnim rastom fetusa. Ukoliko fetus nije naslijedio majčinu mutaciju, liječenje trudnica s GCK MODY je potrebno zbog rizika za makrosomiju koji se javlja u oko 50% djece. S obzirom da test neinvazivne prenatalne molukularne dijagnoze još nije dostupan preporučuje se ultrazvućno praćenje fetalnog rasta i započinjanje liječenja diajbetesa ukoliko se opseg trbuha poveća iznad 75-te centile. Ova se metoda pokazala vrlo dobrom u trudnica s gestacijskim dijabetesom no njezina učinkovitost još nije sa sigurnošću potvrđena u trudnica s GCK-MODY. Oprez u ovih trudnica treba biti veći s obzirom da su kontraregulatorni hormoni također otpuštaju kod viših razina glukoze, tako da nije jednostavno korigirati koncentraciju glukoze bez povećanja rizika za nastanak hipoglikemije.
HNF1A-MODY (MODY3)
HNF1A-MODY najčešći je obik monogenskog dijabetesa u odraslih. Do sada je poznato više od 400 mutacija HNF1A gena koje se povezuju s nastankom bolesti, no mutacija p.Gly292fs odgovorna je za nastanak bolesti u 10-15% bolesnika. Sekrecija inzulina kao odgovor na porast razine glukoze znatno je smanjena s posljedično velikim porastom koncentracije glukoze u OGTT-u koji nastaje uslijed teških progresivnih oštećenja beta stanica gušterače. S druge strane, sekrecija inzulina može biti dulje vrijeme očuvana uz terapiju sulfonilurejom. Klinička prezentacija HNF1A-MODY razlikuje se ovisno o genotipu, ali i u nosioca iste mutacije. Osim same mutacije i drugi faktori mogu doprinijeti ranijoj pojavi bolesti kao što je npr. povećana tjelesna težina ili izloženost hiperglikemiji u majke tijekom trudnoće. Dijabetes se najčešće javlja nakon puberteta, u srednjoj dobi od 21 do 26 godina s povećanjem učestalosti pojave simptoma s dobi do 50 godine života do koje uglavnom svi nosioci mutacije razviju dijabetes. U oko 25% bolesnika, dijabetes se očituje naglo nastalim kliničkim simptomima koji mogu upućivati na dijabetes melitus tip 1 iako je dijabetička ketoacidoza iznimno rijetka. Točna dijagnoza može se pretpostaviti odsustvom beta stanične autoimnosti. U većine bolesnika, klinička slika odgovara dijabetesu melitusu tip 2 u mladih osoba, no većinom ove mlade osobe imaju normalnu tjelesnu težinu i nemaju kliničke i biokemiske pokazatelje inzulinske rezistencije. U bolesnika s HNF1A MODY učestalost mikrovaskularnih i makrovaskularnih kasnih komplikacija bolesti je viša nego u općoj populaciji i odgovara onoj u drugih oblika dijabetesa.
Diferencijalna dijagnoza prema dijabetesu melitusu tipa 2 može biti otežana zbog epidemije dijabetesa tipa 2 u mladih odraslih osoba s povećanom tjelesnom težinom koje čine oko 30% bolesnika s HNF1A-MODY. Nadalje, dijabetes se u 40% bolesnika s HNF1A-MODY javlja poslije 25 godine života što također može otežati postavljanje točne dijagnoze. Klasični kriteriji za postavljanje dijagnoze MODY su osjetljivi ali ne i dovoljno specifični tako da se dijagnoza HNF1A-MODY potvrdi molekularnom analizom u samo 10%-15% ispitanika. S obzirom da polovice mutacija koje se nalaze u HNF1A genu nisu patogene, algoritmi koje se baziraju na kliničkim karakteristikama i na sniženoj razini hs-CRP i fukoziliranih N-glikana mogu poboljšati diferencijalnu dijagnozu.
HNF4A-MODY (MODY1)
HNF4A-MODY rijeđi je oblik MODY dijabetesa i nalazi se u 5% do 10% bolesnika. Patofiziologija, klinička prezentacija i osjetljivost na preparate sulfonilureje slična je onoj u bolesnika s HNF1A- MODY. S druge strane, oko 50% novorođenčadi s HNF4A mutacijom je makrosomno, a 15% ih ima neonatalnu hipoglikemiju uslijed hiperinzulinizma, koja može trajati nekoliko dana do nekoliko godina i osjetljiva je na liječenje diasoxidom. Nakon faze hiperinzulinizma ova djeca s vremenom mogu razviti dijabetes. Stoga, ukoliko u osobnoj ili obiteljskoj anamnezi osobe s dijabetesom postoji podatak o teškoj hipoglikemiji u novorođenačkoj dobi, treba posumnjati na dijagnozu HNF4A-MODY.
HNF1B-MODY (MODY5)
HNF1B-MODY također je jedan od rijeđih oblika MODY (5% do 10%). Zbog različitih uloga HNB1B tijekom rarvoja ali i u odrasloj dobi te ekspresije ovog gena u različitim organima (gušterači, bubregu, jetri, žučnim vodovima i spolnim organima) fenotip u bolesnika s mutacijama HNF1B je raznolik. Najmanje 50% HNF1B-MODY nastaje uslijed mikrodelecija koje uključuju 15 do 20 gena na kromosomu 17 (17q12) uključujući i gen HNF1B. Fenotip je vrlo sličan onom koji nastaje kao posljedica točkaste mutacije u HNF1B genu. U više od 50% oboljelih, mutacija koja dovodi do HNF1B-MODY nastaje de-novo tj. u odsustvu obiteljske anamneze. HNF1B-MODY je najprije prepoznat kao povezanost dijabetesa u mladih odraslih i bolesti bubrega koja najčešće uključuje bubrežne ciste te je opisan kao sindrom RCAD (engl. Renal Cysts And Diabetes). Nadalje, klinički opis HNF1B-MODY ovisi o selekcijskim kriterijima populacije uključene u studiju. Na primjer, u pedijatrijskim studijama bolest bubrega je najčešći simptom, osobito bilateralna cistična displazija bubrega, dok se dijabetes rijeđe spominje. U populaciji odraslih opisani fenotip pokazuje velike raznolikosti čak i unutar iste obitelji.
Kliničke karakteristike HNF1B-MODY uključuju slijedeće simptome: 1) Anomalije bubrega koje su gotovo konstantne, a najčešće se nalaze ciste (u 70% bolesnika) te progresivni gubitak glomerularne filtracije neovisne o dijabetičkoj nefropatiji koji može dovesti do terminalne bubrežne insuficijencije u većine bolesnika. Biopsija bubrega može pokazati glomerulocističnu bolest, oligomeganephroniju ili nespecifične lezije. Česta je hipomagnezemija. Hiperuricemička nefropatija, juvenilni giht i primarni hiperparatiroidizam također su opisani. U djece se bolest može dijagnosticirati i prenatalnim otkrivanjem bilateralne hiperehogenosti kore bubrega i/ili akutnog neonatalnog bubrežnog zatajenja. 2) Anomalije genitalnog trakta uključuju uterus bicornus, Rokitanski sindrom, agenezu vas deferens, hipospadiju i anomalije spermiograma. 3) Morfolooške i funkcionalne anomalije egzokrinog dijela gušterače uključuju hipoplaziju, kalcifikacije i egzokrinu disfunkciju gušterače, najčešće subkliničku. 4) Često se nalaze povišene razine jetrenih transaminaza i gamma-glutamil transpeptidaze ali bez gubitka funkcije jetre. 5) Neuropsihijatrijski poremećaji, posebno intelektualni poremećaji iz spektra autizma također su opisani u bolesnika s HNF1B-MODY i delecijom 17q12 , no nije jasno jesu li povezani s delecijom HNF1B gena ili nekog drugog gena u zahvaćeno regiji. 6) Učestalost dijabetesa ovisi o kriterijima korištenim za odabir pacijenata za HNF1B skrining. Među odraslim bolesnicima koji su odabrani na osnovu bolesti bubrega, samo 50% ih ima dijabetes. Kao i u drugim oblicima MODY, dijabetes se razlikuje po pitanju dobi bolesnika (prosječno u dobi od 28 godina), indeksu tjelesne mase (normalan u 80% bolesnika), stupnju hiperglikemije i prisustvu jasnih simptoma ( u 50% bolesnika). Neki bolesnici mogu imati dobar odgovor na terapiju preparatima sulfonilureje. Ipak, većina bolesnika zahtjeva terapiju inzulinom od početka zbog smanjene sekrecije inzulina, bubrežnog zatajenja ili prisustva kliničkih simptoma od početka bolsti. Postavljanje dijagnoze HNF1B-MODY najčešće ne predstavlja problem u bolesnika s dijabetesom koji imaju i neku od drugih povezanih značajki sindroma.
Dijabetes koji nastaje zbog mutacija gena (ABCC8 i KCNJ11) koji kodiraju podjedinice ATP-ovisnog kalijevog kanala
Mutacije ABCC8 i KCNJ11 povezane su s spektrom različitih poremećaja u sekreciji inzulina. Mutacije koje dovode do jače ekspresije ova dva gena (gain of function) povezane su s nastankom neonatalnog dijabetesa koji opet može biti trajan ili prolazan; u potonjem slučaju se kasnije tijekom života najčešće ponovo javlja dijabetes. Mutacije koje dovode do gubitka funkcije ovih gena (loss-of-function) povezane su s nastankom neanatalne hipoglikemije zbog hiperinzulinizma. U neke djece nosioca ovih mutacija, hiperinzulinizam se liječi medikamentozno, a kasnije tijekom života najčešće razviju dijabetes. Iako je hipoglikemija u novorođenačkom razdoblju izrazito teška, članovi obitelji oboljele djece koji nose istu ABCC8 ili KCNJ11 mutciju mogu imati tek blagi oblik dijabetesa koji se manifestira kao dijabetes tip 2 ili gestacijski dijabetes ili čak samo poremećenu toleranciju glukoze. Isto tako, mutacije gena ABCC8 opisani su u bolesnika s tek blagom hiperglikemijom i bez poznate pozitivne obiteljske anamneze za dijabetes ili hiperinzulinizam. Mehanizmi takve visoko varijabilne ekspresivnosti ovih mutacija za sada još nisu u potpusnosti razjašnjeni.
Rjeđi oblici dijabetesa
Nekoliko drugih gena se tradicionalno povezuju s nastankom MODY. Ti su geni prvenstveno geni za beta stanične transkripcijske faktore, IPF1 i NEUROD1, koji su odovorni za nastanak dijabetesa u vrlo malog broja obitelji. Nadalje, mutacije gena PAX4, KLF11 i BLK ne pokazuju značajnu penetrantnost monogenskog dijabetesa u obielji prema kojoj bi dijagnoza MODY bila primjenjiva. S druge strane, delecije gena CEL dovode do pojave dijabetesa povezanog s egzokrinom disfunkcijom gušterače no javljaju se izuzetno rijetko i do sada su opisane u samo dvije norveške obitelji i jednoj danskoj obitelji.
Prednosti postavljanja točne dijagnoze MODY
Dijagnoza monogenog dijabetesa i njegovih podtipova ima različite posljedice za pacijente i njihove obitelji.
Bolesnike s GCK-MODY u kojih je krivo postavljena dijagnoza dijabetesa tipa 1 ili dijabetes tipa 2 te su nepotrebno liječeni oralnim antiglikemicima ili inzulinom, može se prestati liječiti bez pogoršanja kontrole glikemije. Treba ih uvjeriti u stabilnost hiperglikemije i nizak rizik od vaskularnih komplikacija. U skladu s tim, praćenje takvih bolesnika nije tako strogo kao u bolesnika s drugim oblicima dijabetesa. Obiteljski skrining je također jednostavan i temelji se na određivanju povišene razine glukoze natašte odnosno povišene razine HbA1c. Dijagnoza je osobito korisna u žena u reproduktivnoj dobi. Osim toga, s obzirom na dobru prognozu, dijagnostika GCK-MODY važna je i zbog posljedica koje dijabetes ima na zapošljavanje ili druge aspekte života.
U bolesnika s HNF1A-MODY ili HNF4A-MODY, postavljanje ispravne dijagnoze može dovesti do prelaska s nepotrebne inzulinske terapije na terapiju sulfonilurejom čak i dugo vremena nakon postavljanja dijagnoze samog dijabetesa. Međutim, nužno je pažljivo praćenje ovih bolesnika s obzirom da se sekrecija inzulina smanjuje tijekom vremena što dovodi do potrebe za inzulinskom terapijom u oko 50% bolesnika. Molekularna analiza gena HNF1A I HNF4A u članova obitelji bolesnika s već poznatom mutacijom je obavezna jer se na taj način može spriječiti nastanak vaskularnih komplikacija odnosno neprepoznatih hiperglikemija tijekom trudnoće. Asimptomatske nositelje mutacija HNF1A trebalo bi pratiti i poticati na održavanje normalne tjelesne težine jer pretilost može ubrzati početak dijabetesa. U bolesnika s mutacijama HNF4A ili ABCC8 / KCNJ1 molekularno genetička dijagnoza je važna zbog prepoznavanja obrasca uzastopne pojave neonatalnog hiperinzulinizma s hipoglikemijom, remisije te zatim nastupa trajnog dijabetesa. Slično je važno prepoznati u bolesnika s mutacijama ABCC8 / KCNJ11 mutacijama u kojih nakon prolaznog oblika neonatalog dijabetesa može kasnije u životu ponovo doći do pojave dijabetesa te je takve bolesnike potrebno pratiti. Nadalje, nosioci ovih mutacija osjetljivi su na liječenje preparatima sulfonilureje što omogućuje učinkovito mijenjanje u peroralnu terapiju sulfonilurejom odraslih osoba koje su još od novorođenačke dobi zbog neonatalnog dijabetesa liječeni inzulinom.
Bolesnike s HNF1B-MODY je potrebno sustavno pratiti po pitanju oštećenja drugih organa, koji mogu biti subklinički u vrijeme postavljanja dijagnoze, ali se mogu pogoršavati s vremenom, osobito egzokrne funkcije bubrega i gušterače. Liječenje se može započeti preparatima sulfonilureje ili repaglinidom i može rezultirati dobrom kontrolom glikemije, ali zbog progresije poremećaja u sekreciji inzulina i bolesti bubrega potrebna je terapija inzulinom u većine bolesnika.
Dodatni razlog u prilog molekularno genetičkoj analizi gena, posebno HNF je u tome što neki bolesnici s mutacijma gena HNF imaju povećani rizik za razvoj tumora. Bolesnici s HNF1A-MODY imaju rizik od 5% do 10% za adenomatozu jetre zbog somatske inaktivacije drugog alela HNF1A uz mutaciju zametne linije. Stoga se u tih bolesnika preporučuje redoviti ultrazvučni pregled jetre i izbjegavanje kontracepcijskih sredstava koja sadrže estrogen jer mogu pogodovati razvoju adenoma jetre. U bolesnika s HNF1B-MODY zabilježena je bielalna inaktivacija HNF1B kod kromofobnih bubrežnih karcinoma. HNF1B također može biti supresorski gen za neke vrste raka jajnika.
Molekularna dijagnoza monogenog dijabetesa
Genetičko testiranje monogenskih oblika dijabetesa temelji se na Sangerovoj metodi sekvenciranja kojom se mogu detektirati supstitucije baza ili male insercije/delecije locirane u kodirajućoj ili regulatornoj regiji. Glavno ograničenje Sangerove metode sekvenciranja je u tome što je analiza uglavnom ograničena na malu skupinu gena odabranih prema kliničkim karakteristikama. Nadalje, sekvencijalna analiza je relativno dugotrajna te se stoga u većini slučajeva analiziraju samo geni GCK i HNF1A. Ovim pristupom potvrđuje se genetska dijagnoza u oko 15% bolesnika testiranih za MODY.
Razvoj NGS (engl. Next Generation Sequencing) tehnologije omogućuje s druge strane, istovremenu analizu više gena upotrebom jednog testa. Razvijeno je nekoliko ciljanih NGS panela za dijagnozu monogenog dijabetesa kojima je moguće postaviti genetsku dijagnozu u oko 25-30% te otkrivanje mutacija u genima na koje nije upućivao fenotip bolesnika.
Interpretacija rezultata molekularne dijagnostike
Klinički su značajne samo patogene mutacije koje uzročno utječu na fenotip. Ključno pitanje u molekularnoj dijagnostici je stoga ispravno tumačenje bioloških posljedica varijanti nepoznatog značaja (VUS). Taj je problem sve izraženiji upotrebom tehnologijom NGS-a koja omogućuje istodobnu analizu više različitih gena, ali dovodi i do povećanog broja identificiranih VUS-ova.
Zaključak
Dijagnoza monogenskih dijabetesa otežana je bez obzira na okolnosti i ima različite posljedice za pacijente i njihove obitelji. Pažljivom procjenom kliničkih simptoma i anamneze bolesnika i njihovih srodnika moguće je odabrati one kojima je potrebno genetsko testiranje. NGS tehnike će povećati stopu otkrivanja mutacija, ali točna interpretacija rezultata zahtijevati će blisku interakciju između kliničara i genetičara.