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家族性高コレステロール血症の遺伝子変異と病態の多様性に関する研究

太田, 直孝 大阪大学 DOI:10.18910/77477

2020.09.25

概要

家族性高コレステロール血症(Familial hypercholesterolemia; FH)は、 1)高LDL コレステロール(LDL-C)血症、2)早発性冠動脈疾患、3)腱・皮膚黄色腫を3主徴とする常染色体遺伝性疾患である。 FHは、遺伝子の異常により発症し、出生時から高LDL-C血症を呈するため、冠動脈疾患 (Coronary Artery Disease; CAD) などの動脈硬化性疾患の発症リスクが非常に高い。FHは、常染色体優性遺伝疾患であり、ヘテロFH接合体(HeFH)は一つの遺伝子変異によって発症し、ホモFH接合体(HoFH)は対立遺伝子両方に変異を有することで発症する。現在までに、原因遺伝子としてLDL受容体(LDLR)、アポリポ蛋白B-100(APOB)、proprotein convertase subtilisin/kexin type 9(PCSK9)が明らかになっている。FHは、幼少期より高LDL-C血症を示すことから、CADなどの動脈硬化性疾患のリスクが高いため、早期に的確に診断し、厳格な治療を開始する必要がある。そのため、遺伝子解析による診断が極めて重要な位置を占めると言える。また、他の動脈硬化による合併症として、大動脈弁狭窄症(Aortic Stenosis; AS)が知られている。ASは、HeFHでは比較的高齢者に多いが、HoFHでは、若年齢から高い頻度で発症することが知られている。HoFHのASは、大動脈基部に脂質沈着を認め、大動脈弁上部狭窄を高頻度に合併していることが報告されている。これはFHホモ接合体が幼少期から極めて高いLDL-C値を示すことから、動脈硬化が急速に進行するためであると考えられているが、その詳細については明らかになっていない。

以上のように、FHはHeFH、HoFHともに、若年齢より発症する動脈硬化性心血管疾患(ASCVD)を予防するために、早期診断・治療を行うことが重要である。FHに対して、遺伝子解析の結果が全世界から報告されており、遺伝子変異およびその病態に大きな地域差があることが明らかになってきた。本研究においては、日本における遺伝子変異と病態について明らかにし、遺伝子解析により、重症例を早期に診断して積極的に治療するなどの、テイラーメード治療を可能にできると考えられる。さらに、ASについては、近年、加齢性ASが増加してきており、その原因については加齢やLDL-Cなどの動脈硬化のリスク因子の影響によるものと考えられている。しかし、FHのASと加齢性ASの病変の違いについては詳細には明らかではない。

第1章では、LDLRやPCSK9のpathogenic variantsおよびlikely pathogenicを病的変異と定義し、病的変異の意義について検討を行った。そしてPCSK9遺伝子の変異およびバリアントの分布や病態への関与について検討を行った。まず、臨床診断でHeFHと診断された患者801名を対象としLDLRおよびPCSK9について遺伝子検査を実施し、各病的変異と脂質値、アキレス腱肥厚(ATT)、CADの有無など病態との関連性について検討した。結果、LDLRおよび PCSK9の病的変異の割合は、それぞれ46%および7.8%であった。LDLRの病的変異を有していた患者は、CADの発症年齢が若かった。また、17%の症例で、頻度の高い5種類のうちの1つのLDLR 病的変異を有していた。これらの病的変異とLDL-C値、HDL-C値、ATT肥厚との関連について検討した。(c.1845+2 T>C、c.1012T>A:p.(Cys338Ser)、 c.1297G>C:p.(Asp433His)、c.1702C>G:p.(Leu568Val)、c.2431A>T:p.(Lys811 *))。c.1845+2 T>Cおよび c.1702C>G: p.(Leu568Val)を有する患者については、他のLDLR変異を有する群と比較して、LDL-C値が有意に低値であり、HDL-C値が有意に高値であった。c.1297G>C:p.(Asp433His)を有する患者ではTC値が高く、 c.1012T>A:p.(Cys338Ser)を有する患者ではATTの肥厚していた患者の割合が高かった。また、これらの5つの病的変異は東北地方で報告されている頻度の高い病的変異とは異なっていた。
次にPCSK9遺伝子のバリアントおよび病的変異の分布や病態との関連性について検討した。臨床診断でHeFHと診断された患者269名を対象とし、LDLRおよびPCSK9について遺伝子検査を実施し、脂質値、アキレス腱肥厚(ATT)、CADの有無(30歳以上)との関連性について検討した。結果、PCSK9バリアントまたは病的変異を単独で有していた群とPCSK9バリアントまたは病的変異を有していない陰性群では、CADの発症率に有意差は認められなかった。LDLR変異を有する群の中で、c.10G> A:p.(Val4Ile)バリアントを有していた群では、ATTレベルに差は認められなかったが、LDL-C値が有意に高値であり、CADの罹患率も有意に高値であった。LDLR病的変異とc.10G> A: p.(Val4Ile)バリアントのダブルヘテロ変異は、臨床的にHoFH様病態を示すことを明らかとなった。その臨床経過を示すために、PCSK9とLDLRのダブルヘテロ変異が認められた症例を調べたところ、スタチン系薬剤やエゼミチブなどの薬物治療では十分な効果は得られなかったが、PCSK9抗体医薬(エボロクマブ)の投与を開始したところ、 TC ; 86 mg/dL, LDL-C; 32 mg/dLまで低下させることができた。

第2章では、FHの合併症として、特にFHホモ接合体で頻度の高いASに関してFHおよび非FHにおけるASの形態学的特徴についての検討を行った。AS に対する大動脈弁置換術(AVR)の手術時に病理検査を行ったHoFH3例、HeFH3例、非FH 18 例を対象に大動脈弁組織の病理学的解析を行い、ApoE、CD68に対する各抗体を用いて免疫組織化学染色による解析を行った。結果、HoFHにおいては、ASの発症年齢が低いことや石灰化沈着の程度を示す石灰化スコアも低く、線維化の程度が多かった。さらに、FHのASでは、マクロファージで高発現するCD68の沈着部位は、大動脈側に認められていたが非FHでは大動脈弁の中層や左室側に認められていた。

本研究の遺伝子解析の結果から、LDLRの病的変異を有していた患者は、CADの発症年齢が若く、より重篤であること、また、PCSK9 c.94G> A: p.(Glu32Lys)病的変異およびc.10G> A:p.(Val4Ile)バリアントは、単独では比較的軽度なFHの病態を呈していたが、c.10G> A:p.(Val4Ile)バリアントにLDLR病的変異が加わるとよりHoFH様の重篤な病態を呈することが示された。これらの結果は、日本人FHの診断、さらには遺伝子解析がCADのリスクの層別化に有用であることが示された。したがって、遺伝子解析を行うことにより、重症度の高い変異を有する患者には、早期に薬物治療を開始し、厳格にLDL-C値を低下させることが可能となる。また、FHのASは、顕著な高LDL血症の関与により、大動脈弁の石灰化ではなく線維性肥厚および弁上アテローム性動脈硬化が重要な要因であり、加齢性ASとは質的に全く異なることが示唆された。HoFHに対して、早期より厳格にLDL-C値をコントロールすることにより、AS進展の抑制が可能であることが示唆された。

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参考文献

1) Khachadurian AK, Uthman SM : Experiences with the homozygous cases of familial hypercholesterolemia. A report of 52 patients. Nutr Metab 1973 ; 15 : 132-140.

2) Bujo H, Takahashi K, et al : Clinical features of familial hypercholesterolemia in Japan in a database from 1996-1998 by the research committee of the ministry of health, labour and welfare of Japan. J Atheroscler Thromb 2004 ; 11 : 146-151

3) Nordestgaard BG, Chapman MJ, et al: Familial hypercholesterolaemia is underdiagnosed and undertreated in the gener al population: guidance for clinicians to prevent coronary heart disease: consensus statement of the European Atherosclerosis Society. Eur Heart J 2013; 3478-3490.

4) Yamamoto T, Bishop RW, et al: Deletion in cysteine-rich region of LDL receptor impedes transport to cell surface in WHHL rabbit. Science 1986; 232: 1230-1237.

5) Tanzawa K, Shimada Y, et al: WHHL-rabbit: a low density lipoprotein receptor-deficient animal model for familial hypercholesterolemia. FEBS Lett 1980; 118: 81-84.

6) Watts GF, Lewis B, et al: Familial hypercholesterolemia: amissed opportunity in preventive medicine. Nat Clin Pract CardiovascMed. 2007; 4: 404–405.

7) Austin MA, Hutter CM, et al: Familial hypercholesterolemia and coronary heart disease: a HuGE associationreview. Am J Epidemiol 2004; 160: 421–429.

8) Nordestgaard BG, Chapman MJ, et al : Familial hypercholesterolaemia is underdiagnosed and undertreated in the general population: guidance for clinicians to prevent coronary heart disease: consensus statement of the European Atherosclerosis Society. Eur Heart J 2013; 34: 3478-3490.

9) Harada-Shiba M, Arai H, et al, Guidelines for Diagnosis and Treatment of Familial Hypercholesterolemia 2017. J. Atheroscler. Thromb. 2018; 25: 751-770.

10) FH Foundation; Diagnostic Criteria for Familial Hypercholesterolemia (https://thefhfoundation.org/diagnostic-criteria-for-familia-hypercholesterol emia)

11) Harada-Shiba M, Ako J, et al : Prevalence of familial hypercholesterolemia in patients with acute coronary syndrome in Japan: Results of the EXPLORE-J study. Atherosclerosis 2018; 277: 362-368.

12) Rallidis L, Naoumova RP, et al: Extent and severity of atherosclerotic involvement of the aortic valve and root in familial hypercholesterolaemia. Heart 1998 ; 80 : 583-590.

13) Harada-Shiba M, Sugisawa T, et al : Impact of statin treatment on the clinical fate of heterozygous familial hypercholesterolemia. J Atheroscler Thromb

14) Uauy R, Vega GL, et al: Lovastatin therapy in receptor-negative homozygous familial hypercholesterolemia:lack of effect on low-density lipoprotein concentrations or turnover. J Pediatr 1988;113:387-392.

15) Stein EA, Honarpour N, et al: Effect of the proprotein convertase subtilisin/kexin 9 monoclonal antibody, AMG 145, in homozygous familial hypercholesterolemia Circulation, 2013;128:2113-2120.

16) Raal FJ, Hovingh GK, et al: Long-term treatment with evolocumab added to conventional drug therapy, with or without apheresis, in patients with homozygous familial hypercholesterolaemia: an interim subset analysis of the open-label TAUSSIG study. Lancet Diabetes Endocrinol 2017; 5: 280-290.

17) Raal FJ, Stein EA, et al : PCSK9 inhibition with evolocumab (AMG 145) in heterozygous familial hypercholesterolaemia (RUTHERFORD-2): a randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Lancet 2015; 385: 331-40.

18) Yagi K, Hifumi S, et al : Difference in the risk factors for coronary, renal and other peripheral arteriosclerosis in heterozygous familial hypercholesterolemia. Circ J 2004 ; 68 : 623-627

19) Nozue T, Kawashiri MA, et al: Cholesterol-years score is associated with development of senile degenerative aortic stenosis in heterozygous familial hypercholesterolemia. J Atheroscler Thromb 2006 ; 13 : 323-328.

20) Otto CM, Lind BK, et al : Association of aortic-valve sclerosis with cardiovascular mortality and morbidity in the elderly. N Engl J Med 1999; 341: 142-147.

21) Kawaguchi A, Yutani C, et al : Hypercholesterolemic Valvulopathy: An Aspect of Malignant Atherosclerosis. Ther Apher Dial 2003; 7: 439-443.

22) Yutani C, Go S, et al : Autopsy findings in two patients with homozygous familial hypercholesterolemia. Special references to apolipoprotein B localization and internalization defect of low density lipoprotein. Acta pathol jan 1987; 37(9): 1489-1504.

23) Brown MS, Goldstein JL: Expression of the familial hypercholesterolemia gene in heterozygotes: mechanism for a dominant disorder in man. Science 1974; 185: 61-63.

24) Varret M, Abifadel M, et al : Genetic heterogeneity of autosomal dominant hypercholesterolemia. Clin Genet 2008 ; 73 : 1-13.

25) Kajinami K, Fujita H, et al: Genetically-determined mild type of familial hypercholestero lemia including normocholester olemic patients: FH-Tonami-2.Circulation 80; II: 278,1989.

26) Hayato Tada 1, Masa-aki Kawashiri, et al : A Novel Method for Determining Functional LDL Receptor Activity in Familial Hypercholesterolemia: Application of the CD3/CD28 Assay in Lymphocytes. Clin Chim Acta 2009 ; 400: 42-47.

27) Vega GL, Grundy SM : In vivo evidence for reduced binding of low density lipoproteins to receptors as a cause of primary moderate hypercholesterolemia. J Clin Invest 1986 ; 78 : 1410-1414.

28) Nohara A, Yagi K, et al: Absence of familial defective apolipoprotein B-100 in Japanese patients with familial hypercholesterolaemia. Lancet 1995; 345: 1438.

29) Abifadel M, Varret M, et al: Mutations in PCSK9 cause autosomal dominant hypercholesterolemia. Nat Genet 2003; 34: 154-156.

30) Lambert G, Charlton F, et al: Molecular basis of PCSK9 function. Atherosclerosis 2009; 203:1-7.

31) Allard D, Amsellem S, et al : Novel mutations of the PCSK9 gene cause variable phenotype of autosomal dominant hypercholesterolemia. Hum Mutat 2005; 26:497.

32) Horton JD, Cohen JC, et al : Molecular biology of PCSK9: its role in LDL metabolism. Trends Biochem Sci 2007; 32: 71–77.

33) Cohen JC, Boerwinkle E, et al : Sequence variations in PCSK9, low LDL, and protection against coronary heart disease. N Engl J Med 2006; 354: 1264–1272.

34) Hopkins PN, Defesche J, et al : Characterization of Autosomal Dominant Hypercholesterolemia Caused by PCSK9 Gain of Function Mutations and its Specific Treatment with Alirocumab, a PCSK9 Monoclonal Antibody. Circ Cardiovasc Genet 2015; 8: 823–831.

35) Noguchi T, Katsuda S, et al: The E32K variant of PCSK9 exacerbates the phenotype of familial hypercholesterolaemia by increasing PCSK9 function and concentration in the circulation. Atherosclerosis 2010; 210: 166-172.

36) Yu W, Nohara A, et al : Molecular genetic analysis of familial hypercholesterolemia spectrum and regional difference of LDL receptor gene mutations in Japanese population. Atherosclerosis 2002; 165: 335–342.

37) Harada-Shiba M, Tajima S, et al : Analysis of hypercholesterolemia with family history and normal LDL receptor. Journal of Atherosclerosis and Thrombosis 1991 ;19 : 227-242.

38) Harada-Shiba M, Tajima S, et al : Siblings with normal LDL receptor activity and severe hypercholesterolemia. Arterioscler Thromb 1992 ; 12 : 1071-1078.

39) Harada-Shiba, Takagi A, et al : Clinical features and genetic analysis of autosomal recessive hypercholesterolemia. J Clin Endocrinol Metab 2003; 88:2541-2547.

40) Jansen AC, van Wissen, et al : Phenotypic variability in familial hypercholesterolaemia: an update. Curr Opin Lipidol 2002; 13: 165-171.

41) Thompson GR, Seed M, et al : Genotypic and phenotypic variation in familial hypercholesterolaemia. Atherosclerosis 1989; 9: 175-180.

42) Motazacker MM, James Pirruccello, et al; Advances in Genetics Show the Need for Extending Screening Strategies for Autosomal Dominant Hypercholesterolaemia. Eur Heart J 2012 ; 33 (11): 1360-1366.

43) Hobbs HH, Brown MS, et al : Molecular genetics of the LDL receptor gene in familial hypercholesterolemia. Hum. Mutat 1992; 1(6): 445–466.

44) J Cameron OL, Holla JK, et al: Characterization of novel mutations in the catalytic domain of the PCSK9 gene. J. Intern. Med 2008; 263: 420–431.

45) T.Fasano T, Sun XM,et al : Degradation of LDLR protein mediated by 'gainoffunction' PCSK9 mutants in normal and ARH cells. Atherosclerosis 2009; 203: 166–171.

46) Sugisawa T, Okamura T, et al : Defining patients at extremely high risk for coronary artery disease in heterozygous familial hypercholesterolemia. J Atheroscler Thromb. 2012 ;19 (4): 369-75.

47) Ogura M,Hori M,et al : Association between cholesterol effluxcapacity and atherosclerotic cardiovascular disease in patients with familial hypercholesterolemia. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2010; 36: 181–188.

48) Funahashi T, Miyake Y, et al : Mutations of the low density lipoprotein receptor in Japanese kindreds with familial hypercholesterolemia. Hum. Genet 1988; 79: 103–108.

49) Miyake Y, Tajima S, et al : A point mutation of low-density-lipoprotein receptor causing rapid degradation of the receptor. Eur. J. Biochem 1992; 210: 1–7.

50) Mabuchi H, Nohara A, et al : Hokuriku FH Study Group. Genotypic and phenotypic features in homozygous familial hypercholesterolemia caused by proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) gain-of-function mutation. Atherosclerosis 2014; 236: 54–61.

51) Leren TP : Mutations in the PCSK9 gene in Norwegian subjects with autosomal dominant hypercholesterolemia. Clin Genet 2004; 65: 419–422.

52) Sun XM, Eden ER, et al : Evidence for effect of mutant PCSK9 on apolipoprotein B secretion as the cause of unusually severe dominant hypercholesterolaemia. Hum Mol Genet 2005; 14: 1161–1169.

53) Marduel M, Carrié A, et al : Molecular spectrum of autosomal dominant hypercholesterolemia in France. Hum Mutat 2010; 31: E1811-1824.

54) Abifadel M, Rabès JP, et al: Mutations and polymorphisms in the proprotein convertase subtilisin kexin 9 (PCSK9) gene in cholesterol metabolism and disease. Hum Mutat 2009; 30: 520-529.

55) Pisciotta L, Priore Oliva C, Cefalù AB, Noto D, Bellocchio A, Fresa R, Cantafora A, Patel D, et al : Additive effect of mutations in LDLR and PCSK9 genes on the phenotype of familial hypercholesterolemia. Atherosclerosis 2006; 186: 433–440.

56) Yue P, Averna M, et al : The c.43_44insCTG variation in PCSK9 is associated with low plasma LDL-cholesterol in a Caucasian population. Hum Mutat 2006; 27: 460–466.

57) Abifadel M, Bernier L, et al : A PCSK9 variant and familial combined hyperlipidaemia. J Med Genet. 2008; 45: 780-786.

58) Mabuchi M, Nohara A, et al : Molecular genetic epidemiology of homozygous familial hypercholesterolemia in the Hokuriku district of Japan. Atherosclerosis 2011; 214: 404–407.

59) Noguchi T, Katsuda S, et al: The E32K variant of PCSK9 exacerbates the phenotype of familial hypercholesterolemia by increasing PCSK9 function and concentration in the circulation. Atherosclerosis 2010; 210: 166–172.

60) Abul-Husn NS, Manickam K, et al: Genetic identification of familial hypercholesterolemia within a single U.S. health care system. Science 2016 Dec 23; 354 (6319) : pii.

61) Paquette M, Dufour R, et al : The Montreal-FH-SCORE a new score to predict cardiovascular events in familial hypercholesterolemia. J. Clin. Lipidol 2017; 11: 80–86.

62) Paquette M, Bernard S, et al : Diabetes is associated with an increased risk of cardiovascular disease in patients with familial hypercholesterolemia, J. Clin. Lipidol 2019; 13: 123–128.

63) Weissglas-Volkov D, Calkin AC, et al : The N342S MYLIP polymorphism is associated with high total cholesterol and increased LDL receptor degradation in humans. J Clin Invest 2011; 121: 3062–3071.

64) Fouchier SW, Dallinga-Thie GM, et al : Mutations in STAP1 are associated with autosomal dominant hypercholesterolemia. Circ Res 2014; 115: 552–555.

65) Rallidis L, Naoumova RP, et al : Extent and severity of atherosclerotic involvement of the aortic valve and root in familial hypercholesterolaemia. Heart 1998 ; 80 : 583-590.

66) Otto CM, Kuusisto J, et al : Characterization of the early lesion of‘ degenerative valvular aortic stenosis. Histological and immunohistochemical studies. Circulation 1994; 90: 844-853.

67) Olsson M, Dalsgaard CJ, Haegerstrand A, et al. Accumulation of T lymphocytes and expression of interleukin-2 receptors in nonrheumatic stenotic aortic valves. J Am Coll Cardiol 1994; 23: 1162-1170.

68) Liberman M, Bassi E, et al : Oxidant generation predominates around calcifying foci and enhances progression of aortic valve calcification. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2008; 28: 463-470.

69) Miller JD, Chu Y, et al : Dysregulation of antioxidant mechanisms contributes to increased oxidative stress in calcific aortic valvular stenosis in humans. J Am Coll Cardiol 2008; 52: 843-850.

70) Smith JG, Luk K, et al : Association of low-density lipoprotein cholesterol-related genetic variants with aortic valve calcium and incident aortic stenosis. JAMA 2014 ; 312(17): 1764–1771.

71) Brook GJ, Keidar S, et al : Familial homozygous hypercholesterolemia: clinical and cardiovascular feature in 18 patients. Clin Cardiol 1989; 12: 333-338.

72) Summers RM, Andrasko-Bourgeois J, et al : Evaluation of the aortic root by MRI: insights from patients with homozygous familial hypercholesterolemia. Circulation 1998; 98: 509-518.

73) Rallidis L, Naoumova RP, et al : Extent and severity of atherosclerotic involvement of the aortic valve and root in familial hypercholesterolemia. Heart 1998; 80: 583-590.

74) Stewar t BF, Siscovick D, et al : Clinical factors associated with calcific aortic valve disease. J Am Coll Cardiol 1997; 29: 630 -634.

75) Freeman RV, Otto CM : Spectrum of calcific aortic valve disease: pathogenesis, disease progression, and treatment strategies. Circulation 2005; 111: 3316-3326.

76) Rajamannan NM, Subramaniam M, et al : Human aortic valve calcification is associated with an osteoblast phenotype. Circulation 2003; 107: 2181-2184.

77) Stewar t BF, Siscovick D, et al : Clinical factors associated with calcific aortic valve disease. J Am Coll Cardiol 1997; 29: 630 -634.

78) Hsu HH, Camacho NP : Isolation of calcifiable vesicles from human atherosclerotic aortas. Atherosclerosis 1999; 143: 353-362.

79) Stiko-Rahm A, Hultgårdh-Nilsson A, et al : Native and oxidized LDL enhances production of PDGF AA and the surface expression of PDGF receptors in cultured human smooth muscle cells. Arterioscler Thromb 1992; 12: 1099-1109.

80) Yu B, Hafiane A, et al : Lipoprotein(a) induces human aortic valve interstitial cell calcification. JACC Basic Transl Sci 2017; 2(4): 358-371.

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