Congenital disorders of glycosylation type Ia and Ib: Genetic, biochemical and clinical studies

Disputatsen er baseret på otte tidligere publikationer og omhandler genetiske, biokemiske og kliniske studier af danske patienter med Congenital Disorders of Glycosylation (CDG) udført på Klinisk Genetisk Afdeling, H:S Rigshospitalet. CDG er en gruppe nyligt karakteriserede sjældne multisystemsygdomme, som er forårsaget af indtil nu 15 forskellige defekter i glykosyleringsprocessen. Studierne omfatter patienter med CDG type Ia, som er forårsaget af mangel på phosphomannomutase (PMM) og CDG type Ib, som er forårsaget af mangel på phosphomannoisomerase. Begge enzymer har betydning for den intracellulære forsyning af mannosederivater, som er nødvendige for glykosyleringen af proteiner. Mangel på et af enzymerne medfører hypoglykosylering. Mutationsundersøgelse af det ansvarlige gen ved CDG type Ia viste, at 83% af patienterne var compound heterozygote for de samme to mutationer, og overraskende var ingen homozygote. In vitro ekspressionsstudier af mutationernes betydning for PMM aktiviteten i E. coli viste, at der var to mutationstyper: Den ene type resulterede i stort set ingen PMM aktivitet, den anden type resulterede i nedsat PMM aktivitet og/eller ændrede egenskaber som substrataffinitet og temperaturfølsomhed. Alle CDG type Ia patienter havde mindst en mutation med PMM restaktivitet, når den blev udtrykt i E. coli . Studierne underbygger hypotesen om, at homozygoti for nul mutationer er uforeneligt med liv.

Klinisk gennemgang af CDG type Ia patienter med samme molekylære defekt viste, at sygdommen havde neonatal debut og ensartede manifestationer i form af svære spiseproblemer, svær væksthæmning, hypotoni, specifikke dysmorfe træk og psykomotorisk retardering tydelig før 6-mdr.s-alderen. Funktionsniveauet på længere sigt var derimod varierende.

Tidligere studier af fibroblaster med PMM mangel har vist, at tilsætning af mannose til vækstmediet kunne normalisere glykosyleringen af proteiner. På denne baggrund iværksatte vi undersøgelse af mannoses absorption og clearance ved peroral indtagelse, og derefter forsøg med korttidsbehandling af CDG type Ia patienter. Undersøgelsen viste ikke forbedring af glykosyleringen af cirkulerende proteiner. Det eneste behandlingstilbud er fortsat symptomatisk behandling.

Manifestationerne ved CDG type Ib er variable og omfatter proteintabende enteropati, venøse tromboser, leverfibrose, koagulationsdysfunktion og hypoglykæmi, men adskiller sig fra de andre CDG typer ved, at der er normal psykomotorisk udvikling. Forsøg med mannosetilskud medførte markant forbedring af glykosyleringen af cirkulerende proteiner. Mannosebehandling er nu veletableret til patienter med CDG type Ib.

Årsagerne til den kliniske variation blandt både CDG type Ia og CDG type Ib patienter med samme molekylære defekt er ikke kendt. Fremtidige dyremodeller kan muligvis belyse dette, samt hvorledes abnorm glykosylering fører til de mange forskellige manifestationer.