Molecular and functional study of pediatric patients with Niemann-Pick C in Argentina / Estudio molecular y funcional de pacientes pediátricos con Niemann-Pick C en Argentina

Abstract Niemann-Pick type C (NP-C) is a rare, autosomal recessive disorder. At least 95% of all the cases with this disease are due to mutations in the NPC1 gene. The clinical signs and symptoms of NP-C are classified into visceral, neurological and psychiatric. Our aim is to report the clinical findings, molecular results and filipin staining of 4 patients. The age of onset, expressed as median and range, was 0.2 (0.08-4.0) years and the age of diagnosis was 4.0 (2.5-8.9) years. Neurological and/or visceral manifestations were presented in our patients. Foamy cells in bone marrow biopsy were found in two patients. Through a molecular analysis of NPC1 gene, one non-reported (novel) and 4 previously described mutations were found. The filipin staining showed a positive pattern in all the patients. The diagnostic confirmation of these pediatric patients means a contribution to the casuistry of this disease in Argentina.

Resumen Niemann-Pick tipo C (NP-C) es una enfermedad poco frecuente, con un patrón de herencia au tosómico recesivo. Al menos el 95% de los casos se producen por mutaciones en el gen NPC1. Los signos y síntomas clínicos de NP-C se clasifican en viscerales, neurológicos y psiquiátricos. En este trabajo presentamos los hallazgos clínicos, los resultados moleculares y la tinción con filipina de 4 pacientes con NP-C. La edad de presentación de los primeros síntomas, expresada como mediana y rango, fue de 0.2 años (0.08-4.0) años y la edad del diagnóstico fue 4.0 (2.5-8.9) años. Los pacientes presentaron manifestaciones neurológicas y / o vis cerales. Se encontraron células espumosas en la biopsia de médula ósea en 2 pacientes. El análisis molecular del gen NPC1 encontró 1 variante nueva y 4 previamente publicadas. La tinción de filipina mostró un patrón positivo en todos los pacientes. La confirmación diagnóstica de este grupo de pacientes pediátricos significa un aporte a la casuística de esta enfermedad en Argentina.

Nueva mutación heterocigota en el gen de la proteína regulatoria aguda de la esteroideogénesis (StAR) en un paciente 46,XY con hiperplasia adrenal congénita lipoidea / [Novel heterozygous mutation in the steroidogenic acute regulatory protein gene in a 46,XY patient with congenital lipoid adrenal hyperplasia].

StAR facilitates cholesterol entry into the mitochondria as part of the transduceosome complex. Recessive mutations in the gen STAR cause classic and nonclassic congenital lipoid adrenal hyperplasia. The aim of the study was to analyze the molecular consequences of a novel heterozygous STAR mutation in a 46,XY patient with ambiguous genitalia and adrenal insufficiency. We found a de novo heterozygous IVS-2A>G STAR mutation and the reported heterozygous p.G146A SF1 polymorphism with normal CYP11A1, FDXR, FDX1, VDAC1 and TSPO genes. RT-PCR and sequencing from patient’s testicular RNA showed a -exon2 transcript and the wild-type (WT) transcript. Both 37 kDa precursor and 30 kDa mature protein were detected in COS-7 cell transfected with mutant and WT plasmids. Immunofluorescence showed almost no co-localization of mitochondria and mutant protein (delta22-59StAR). Delta22-59StAR activity was 65±13

of WT. Cotransfection with WT and delta22-59StAR plasmids reduced WT activity by 62.0

± 13.9. Novel splice-junction heterozygous STAR mutation (IVS-2A>G) resulted in the in-frame loss of amino acids 22 to 59 in the N-terminal mitochondrial targeting signal. A misfolded p.G22_L59delStAR might interfere with WT StAR activity by blocking the transduceosome complex, causing an autosomal dominant form of StAR deficiency, explaining the clinical phenotype.

El splicing alternativo del exón 5 de la citocromo p450 aromatasa podría ser un mecanismo de regulación de la producción de estrógenos en humanos / Exon 5 alternative splicing of the cytochrome P450 aromatase could be a regulatory mechanism for estrogen production in humans

La enzima P450 aromatasa (P450Aro) participa en la síntesis de estrógenos a partir de andrógenos. La mutación c655G>A, descripta en forma heterocigota en una niña y en forma homocigota en un hombre adulto, ambos con déficit de aromatasa, genera la disrupción del sitio dador de splicing exón5-intrón5. Se ha postulado que la retención del intrón5 y la generación de una proteína truncada inactiva serían las consecuencias de esta mutación. Sorpresivamente, la paciente presentó desarrollo espontáneo de mamas y niveles puberales de estradiol, sugiriendo una actividad aromatasa (AA) residual. En principio postulamos que la mutación c655G>A generaría la pérdida del exón5 con conservación del marco de lectura, generándose una proteína con menor actividad que podría explicar el déficit parcial. La expresión del ARNm sin exón5 (ARNm- E5) en linfocitos de la paciente sugiere una asociación entre la pérdida del exón y la presencia de la mutación; posteriormente confirmada realizando ensayos de splicing en células Y1. Sin embargo, la expresión del cDNAE5 en células Y1 presentó una AA nula que no explicaría un déficit parcial. La expresión del ARNm-E5 fue detectada en placenta, testículo y adrenal humanos como una variante de splicing normal. Estos resultados indicarían la ocurrencia de splicing alternativo (SA) en la zona codificante de P450Aro como un posible mecanismo regulador de la producción de estrógenos en tejidos esteroidogénicos humanos. La mutación c655G>A podría alterar los mecanismos fisiológicos reguladores del SA del exón5 favoreciendo su exclusión. De esta forma, bajos niveles de ARNm+E5 podrían expresarse aun en presencia de la mutación explicando el fenotipo de déficit parcial observado en la paciente.

P450 aromatase (P450Aro), involved in androgen to estrogen conversion, is encoded by the CYP19 gene. P450Aro c655G>A mutation described in heterozygous form in a girl and in homozygous form in an adult male with P450Aro deficiency results in an aberrant splicing due to disruption of a donor splice site. A truncated inactive protein would be expected if intron5 is retained. Surprisingly, the girl described with this mutation showed spontaneous breast development and pubertal estradiol (E2) levels suggesting residual P450Aro activity (AA). Formerly, we postulate the in frame E5 skipping as a consequence of this mutation generating a protein with some degree of activity. When P450Aro mRNA expression was analysed from patient's lymphocytes, an aberrant spliced mRNA lacking E5 (-E5mRNA) was detected, suggesting an association between E5 skipping and the presence of the mutation. Splicing assays in Y1 cells confirmed this association. -Ex5 cDNA expression in Y1 cells resulted in an inactive protein that could not explain patient's phenotype. Exon 5 might be predicted as a poorly defined exon suggesting a susceptibility to splicing mutations and physiological alternative splicing (AS) events. Therefore, -Ex5mRNA was assessed as a natural occurring alternative transcript in normal human steroidogenic tissues. As P450Aro -E5mRNA expression was detected in human term placenta, prepubertal testis and prepubertal adrenal, we might speculate that AS of P450Aro coding region would occur in humans and would be involved in the complex AA regulation. Furthermore, tissue specific regulation of AS might suggest low expression of +E5mRNA from the c655G>A allele explaining residual AA evidenced in the affected girl.

Implicancias de la enzima 3 beta hidroxiesteroide dehidrogenasa (3beta HSD) en la sintesis de androgenos en la adrenal humana / Role of 3 beta hydroxysteroid dehydrogenase (3 beta HSD) in human adrenal androgen synthesis

La adrenarca se caracteriza por el aumento de secreción de andrógenos adrenales. Ocurre entre los 6-8 años de edad en humanos. Con el objetivo de evaluar el posible rol regulatorio de la 3beta HSD en la síntesis de andrógenos en la adrenal humana, se analizó la abundancia del ARNm de 3beta HSD (Dot blot y RT-PCR semicuantitativa(S)) en 11 tejidos adrenales humanos normales en dos grupos (Gr) de edades, Gr1: <8 años (a) (n= 6, r: 0.1-2.5) y Gr2: si 8a (n = 5, r: 8.0-13.0); en tejido de un tumor adrenal con Síndrome de Cushing (TSC) y de 2 T virilizante (TV) y en células adrenales del TSC y 1 TV al 3er día de cultivo (basal y con ACTH e IGF-1). El ARNm de 3beta HSD fue más alto en el Gr1 que en el Gr2 (Dot blot: 4.65 + 2.70 y 0.28 + 0.27 UA, p = 0.006; RT-PCRS: 21.50 + 12.50 y 6.77 + 3.78 UA, p = 0.039 resp). Por otra parte, en el tejido TSC (8.74 + 1.74) fue más alto que en los TV (0.47 + 0.02, 0.87 + 0.08) p = 0.001. En cultivo del TSC el ARNm basal (0.82 + 0.10) disminuyó con ACTH (0.55 + 0.06), p = 0.005 y se incrementó con IGF-1 (2.36 + 0.07) p = 0.006. En el TV no hubo cambios. Al 3er día de cultivo la DHEAS y androstenediona basales fueron en TV 1170.0 + 210.0 y 335.0 + 29.0, TSC 17.1 + 3.5 y 73.7 + 11.7 pmol/10(6) células en 24 hs respectivamente y se incrementaron bajo ACTH en TV (2006.0 + 360.0 y 525.0 + 76.0) y en TSC 29.8 + 5.4 y 366.8 + 129) p<0.05 y disminuyeron con IGF-1 sólo en TSC (7.9 + 2.4 y 43.7 + 6.1) p<0.05. Estos datos sugieren que la adrenarca humana podría ser secundaria a una disminución de la abundancia del ARNm de 3beta HSD. El hecho de que bajo ACTH aumenta la secreción de andrógenos y disminuye el ARNm de 3beta HSD, mientras que el IGF-1 ejerce un efecto inverso, aporta nuevas evidencias del rol regulador ejercido por la 3beta en la síntesis de andrógenos adrenales.