Congenital N-glycosylation disorders in Estonia

Abstract

Kaasasündinud glükosüülimise haigused (KGH) moodustavad kiirelt areneva ainevahetushaiguste grupi ning on põhjustatud valkude ja lipiididega seotud glükaanide häirunud sünteesist. Erinevad valkude N-glükosüülimise haigused on enim diagnoositavad KGH-d ja PMM2-CDG on kõige sagedasem N-glükosüülimise haigus. KGH sümptomid on mittespetsiifilised ja multisüsteemsed. Valikmeetod KGH skriinimiseks on seerumi transferriini isoelektriline fokuseerimine (IEF). Käesoleva uuringu eesmärk oli juurutada Eestis KGH diagnostikaks transferriini IEF ja hinnata kolme aasta jooksul N-glükosüülimise haiguste esinemist meie patsientide hulgas. Kuuel patsiendil 1230-st esines KGH skriiningul positiivne tulemus, mis leidis molekulaarse kinnituse. Esmalt näitasime, et kõige sagedasem KGH Eestis on PMM2-CDG, mida diagnoositi neljal patsiendil kahest perekonnast. Ühe pere lastel väljendub haigus kerge neuroloogilise vormina, kuid normaalse kognitiivse arenguga, mida PMM2-CDG patsientide hulgas esineb harva. Eesti PMM2-CDG patsientidel oli kõige sagedasem variant PMM2 geenis p.Val131Met. Teiseks, esitasime tulemused PMM2-CDG eeldatava sageduse kohta, kasutades Tartu Ülikooli Eesti Geenivaramu andmeid. Leidsime viis erinevat PMM2 heterosügootset mutatsiooni. Kõige sagedasem geenivariant on p.Arg141His kandlussagedusega 1/224. p.Val131Met kandlussagedus on 1/449. Eeldatav PMM2-CDG sagedus Eestis on 1/77,000. Kolmandaks, kirjeldasime patsienti KGH alatüübiga SLC35A2-CDG ning võrdlesime tema fenotüüpi ja genotüüpi 14 rahvusvahelise patsiendi kliiniliste andmetega. Patsientidele on iseloomulik mittespetsiifiline neuroloogiline haigus üldise arengu hilistumise, lihashüpotoonia, krampide ning epileptilise entsefalopaatiaga, düsmorfsed tunnused ja lühike kasv. Lisaks võib transferriini IEF olla vale-negatiivne. Neljandaks, kirjeldasime multisüsteemsete kliiniliste sümptomitega ning uue, seni kirjeldamata KGH alatüübiga patsienti, kellel on KGH alatüübi põhjuseks tõenäoliselt haiguspõhjuslik homosügootne muutus STX5 geenis. Käesolev uuring näitas, et Eesti patsientide puhul on transferriini IEF on tulemuslik meetod KGH diagnostikas. Skriiningu rakendamine võimaldas lisada uusi kliinilisi ja epidemioloogilisi andmeid erinevate teadaolevate ning uue KGH alatüübi kohta.

Congenital disorders of glycosylation (CDG) are an expanding group of inherited metabolic diseases caused by impaired synthesis and attachment of glycans on proteins and lipids. Disorders affecting the N-glycosylation pathway form the most common CDG subgroup, and the most common N-glycosylation disorder is PMM2-CDG. The symptoms of different CDG are often non-specific and multisystem. Serum transferrin isoelectric focusing (Tf IEF) is a routine method to screen CDG. The aim of this study was to implement Tf IEF in Estonian clinical practice and to study the presence of N-glycosylation defects among Estonian patients in a three-year screening period. Altogether, positive CDG screening with subsequent molecular confirmation was detected in six patients among 1230 subjects screened. First, the most frequent CDG in Estonia is PMM2-CDG as we diagnosed this disorder in four patients from two families. In one family, the siblings show a mild neurological phenotype with normal-borderline cognitive development, which has previously been seldom described. Among PMM2-CDG patients, the most common variant in PMM2 gene is p.Val131Met. Second, we reported the expected frequency of PMM2-CDG based on the Estonian population data. In this cohort, we identified five different heterozygous variants in PMM2 gene. The most frequent variant is p.Arg141His with carrier frequency 1/224. The carrier frequency for p.Val131Met based on the Estonian population data is 1/449. The expected frequency of PMM2-CDG is 1/77,000. Third, we described a patient with SLC35A2-CDG and compared his phenotype-genotype with 14 international SLC35A2-CDG patients. This type of CDG presents as a non-specific neurological syndrome with global developmental delay, hypotonia, seizures and epileptic encephalopathy, together with dysmorphic features and short stature. In addition, Tf IEF can show a normal profile. Fourth, we presented a patient with multisystem clinical CDG features and a novel type II CDG likely caused by homozygous variant in STX5. In conclusion, Tf IEF proved to be an effective method to detect CDG among Estonian patients. Our results led to many findings, which have helped to add new clinical and epidemiological data about different known types of CDG, but also to expand the group of CDG by the discovery of a new type of CDG.