Udredning og diagnostik af familiær hypokalciurisk hyperkalcæmi i Danmark

Familiær hypokalciurisk hyperkalcæmi (FHH) er en autosomal dominant arvelig tilstand, der skyldes inaktiverende mutationer i genet, der koder for den calciumfølsomme receptor (CaSR) på kromosom 3. Den estimerede prævalens af FHH er 1 pr. 10.000 [1]. FHH er kendetegnet ved en normoparatyroid/hyperparatyroid ligevægtshyperkalcæmi med lav/normal renal calciumekskretion. Partiel paratyroidektomi har ingen effekt på patienternes plasmacalcium. Ved total paratyroidektomi vil patienten blive hypokal-cæmisk. FHH kan ikke og skal ikke behandles. Vi har på hhv. Århus Sygehus og Hvidovre Hospital etableret en klinisk anvendelig metode baseret på DNA-sekventering mhp. undersøgelse for mutationer i CaSR-genet. Dette muliggør familieudredning ved hjælp af DNA-undersøgelse af FHH-patienter og deres pårørende. Vi præsenterer en oversigt over de kliniske og molekylærbiologiske aspekter ved FHH og CaSR-genet samt en præcis diagnosticering af FHH. Herved undgås fejlagtige, unødvendige og farlige halseksplorationer og paratyroidektomier hos FHH-patienter.

Calciumhomøostase er primært reguleret af parathyroideahormonet (PTH) og sekundært af 1,25-dihydroxyvitamin D. Hormonerne indgår i forskellige regulatoriske tilbagekoblingssystemer, der virker på knoglernes osteoblaster, osteocytter, overfladeosteocytter (lining cells ) og osteoklaster og regulerer den renale tubulære calciumreabsorption og den intestinale calciumabsorption. Hovedformålet med reguleringen er at vedligeholde et meget konstant plasmacalciumniveau. Ændringerne i P-Ca2+ registreres via den calciumfølsomme receptor (calcium sensing receptor, CaSR).

Jackson & Boonstra rapporterede i 1966 om en familie med uforklaret dominant arvelig hyperkalcæmi, som klinisk mindede om primær hyperparatyroidisme (PHPT), men hvor hyperkalcæmien var behandlingsrefraktær ved partiel paratyroidektomi [2]. Først i 1972 blev tilstanden nærmere karakteriseret som en tilstand med livslang godartet hyperkalcæmi uden den forventede parathyroideapatologi som ved PHPT [3]. Foley navngav sygdommen familiær benign hyperkalcæmi. Sygdommen er senere beskrevet i detaljer af en række forfattere [4-7] og kaldes nu familiær hypokalkurisk hyperkalcæmi (FHH). Marx et al overvejede allerede i 1980'erne om, der kunne være en sammenhæng mellem FHH og abnorm følsomhed for calcium [8, 9].

Formål

Studiets formål er at give et overblik over den nyeste viden inden for feltet arvelig hyperkalcæmi, med speciel vægt på familiær hypokalciurisk hyperkalcæmi og de differentialdiagnostiske overvejelser i forbindelse hermed.

Metode

Vi har søgt i PubMed og foretaget en fritekstsøgning på familial hypocalciuric hypercalcemia og familial benign hypocalciuric hypercalcemia, samt anvendt søgemaskinen www.bmj.com/ searchall/ og her har vi ligeledes søgt under familial hypocalciuric hypercalcemia og familial benign hypocalciuric hypercalcemia .

Den calciumfølsomme receptor - struktur og funktion

Den calciumfølsomme receptor (CaSR) hos mennesker er et glykoprotein på 1.078 aminosyrer [10] og tilhører superfamilien af G-protein-koblede receptorer. Den er lokaliseret til cellemembranen og indeholder syv transmembranale domæner. Derudover har receptoren en ekstracellulær, hydrofob, N-terminal og et intracellulært, hydrofilt C-terminalt domæne. Ca2+ og i mindre grad Mg2+ bindes til den ekstracellulære del. Herved aktiveres det koblede G-protein og dermed fosfolipase C og inositol-trifosfat intracellulært. Der frigøres Ca2+ fra det endoplasmatiske reticulum, og samtidig øges influx af ekstracellulær Ca2+ gennem spændingsuafhængige kanaler. Dette igangsætter en kaskade af intracellulære ændringer, der medfører en effekt svarende til det registrerede P-Ca2+ -niveau.

CaSR's lokalisation i gll. parathyroideae, C-cellerne i gl. thyroidea, nyretubuli, epitelceller (ventrikel og tarm) og skelettet (osteoklaster og osteoblaster) tyder på, at receptoren spiller en central rolle for reguleringen af calciumhomøostasen. Herudover findes receptoren i bl.a. centralnervesystemet (CNS), hvor den kan have betydning for regulering af organismens væske- og elektrolytbalance [11] og for indholdet af calcium i cerebrospinalvæsken [12].

CaSR har en unik funktion, idet den kan registrere ændringer i koncentrationen af så lavmolekylære forbindelser som divalente kationer (calcium og i mindre grad magnesium og strontium) [13] i millimolære mængder [14]. Som for andre receptorer findes der sygdomsfremkaldende mutationer i genet, som koder for CaSR. Disse mutationer kan være enten inaktiverende (medfører FHH) eller aktiverende for receptoren (medfører autosomal dominant hypokalcæmi (ADH)). I 1993 klonedes den bovine CaSR [15], og i 1993 beskrev Pollak et al den første mutation i CaSR og viste, at inaktiverende mutationer i CaSR-genet medfører FHH hos heterozygote og neonatal svær hyperparatyroidisme (NSHPT) hos homozygote ud fra fire observationer: 1) CaSR-genet og FHH/NSHPT-locus findes begge på kromosom 3, 2) unikke mutationer i CaSR-genet hos tre familier fandtes kun hos afficerede familiemedlemmer og ikke hos 50 normokalcæmiske individer, 3) injektion af cRNA, som indeholdt R796W-mutationen, i et cellesystem medfører syntese af CaSR-protein med nedsat calciumfølsomhed og 4) et individ med to kopier af E298K-mutationen udviklede den homozygote form for FHH, kaldet NSHPT [16].

Den første aktiverende mutation, der forårsager en livslang hypokalcæmisk tilstand, ADH, blev beskrevet i 1994 [17, 18]. Den diagnosticeres langt sjældnere end FHH.

Interessen for disse genetiske sygdomme er stigende, dels fordi diagnosen nu i klinikken kan stilles ved undersøgelse af CaSR-genet for mutationer, dels fordi det er vigtigt diagnostisk at afgrænse sygdommene fra PHPT (specielt de familiære former ) og fra idiopatisk hypoparatyroidisme.

CaSR og set-point for PTH-sekretionen

PTH-koncentrationen i plasma er af afgørende betydning for reguleringen af plasmacalcium. Der eksisterer et inverst, sigmoidalt forhold mellem den ekstracellulære calciumkoncentration og PTH (Figur 1 ), således at et fald i plasmacalcium medfører en betydelig stigning i plasma-PTH, indtil den maksimale kapacitet nås. Calcium-set-point for PTH-sekretionen defineres som den ekstracellulære koncentration af Ca2+ , som hæmmer sekretionen af PTH med 50% af den maksimale sekretion [1]. Da P-Ca2+ regulerer PTH-sekretionen via CaSR [19], vil calcium-set-point være et udtryk for CaSR-følsomhed for ekstracellulært calcium. Aktiverende og inaktiverende mutationer i CaSR vil derfor påvirke calcium-set-point for PTH-sekretionen (Figur 1). Klinisk kan man bestemme calcium-set-point med calcium/citrat-clampteknik [20, 21].

CaSR og antistoffer

Den calciumfølsomme receptor kan i sjældne tilfælde påvirkes af antistoffer. I 2003 beskrev Kifor fire patienter med en FHH-lignende tilstand betinget af inaktiverende antistoffer over for CaSR, hvor antistoffernes effekt på CaSR kunne dokumenteres ved øget sekretion af PTH [22].

Agonister og antagonister for CaSR

Receptoren har andre agonister ud over Ca2+ og Mg2+ , heriblandt gadolinium3+ og neomycin B. Agonisterne har forskellig potens: gadolinium3+> neomycin B > Ca2+> Mg2+ [23], herudover er strontium (Sr2+ ) også en CaSR-agonist. Sr2+ har en antiresorptiv effekt, som skyldes både mindsket knogleresorption og øget knogleformation [13] og udgør en potentiel behandling af osteoporose.

Andre ioner har ligeledes vist sig at påvirke den calciumfølsomme receptor. For eksempel medfører længerevarende behandling med litium (Li+ ) nefrogen diabetes insipidus og hyperparatyroidisme, herunder nedsat følsomhed for calcium i CaSR. Disse patienter udvikler et FHH-lignende syndrom med hyperkalcæmi, normal/forhøjet PTH og relativ hypokalciuri på grund af generelt nedsat calciumfølsomhed i bl.a. gll. parathyroideae og nyrerne [24]. Det vil sige, at disse patienter har et øget calcium-set-point for PTH-sekretionen, idet et forhøjet ekstracellulært calciumniveau er forudsætning for at få et intracellulært respons.

CaSR er også følsom over for andre medikamina, der i øjeblikket er under udvikling. Det drejer sig om receptoragonister kaldet calcimimetics, der muligvis får betydning for behandling af primær, sekundær og tertiær hyperparatyroidisme [25], samt receptorantagonister kaldet calcilytics, som kan få betydning for behandlingen af osteoporose [26].

Familiær hypokalciurisk hyperkalcæmi - kliniske aspekter

De aktiverende mutationer i CaSR medfører i heterozygote tilfælde FHH, som er autosomal dominant arvelig og har en prævalens på 1 pr. 10.000 [1] (Tabel 1 ).

FHH er kendetegnet ved få eller ingen symptomer og normoparatyroid/hyperparatyroid ligevægtshyperkalcæmi, som er behandlingsrefraktær ved partiel paratyroidektomi [2].

Ved FHH ses normalt store eller let hyperplastiske gll. parathyroideae ved ultralyd af gll. parathyroideae eller ved operation. Ved PHPT findes der oftest (80-90% af tilfældene) et enkelt adenom ved ultralyd af gll. parathyroideae eller ved operation.

Hyperkalcæmien diagnosticeres oftest tilfældigt - enten ved undersøgelser i forbindelse med uspecifikke klager eller ved udredning af f.eks. træthed, tørst, øgede diureser eller muskelsmerter. Ved klinisk mistanke udredes patienten sædvanligvis som ved PHPT (Figur 2 ).

Biokemisk findes der en nedsat calcium-kreatinin-clearance -ratio, oftest < 0,01, jf. Figur 2 for beregningsmetoden. Dette skyldes den nedsatte følsomhed for calcium i nyretubuli, som medfører, at det forhøjede P-Ca2+ registreres som værende normalt for patienten. Derfor udskiller nyrerne normale mængder calcium. Med en lav calcium-clearance og normal kreatinin-clearance bliver ratioen mellem calcium-clearance og kreatinin-clearance lav. Modsat forholder det sig ved arvelig og sporadisk PHPT, hvor calcium-clearance er forhøjet, hvorved også calcium-kreatinin-clearance -ratioen stiger (> 0,01).

Familieopsporing

Sygdommen er som omtalt autosomal dominant arvelig, hvilket medfører, at halvdelen af førstegenerationsmedlemmer statistisk set kan have sygdommen. Der er derfor indikation for familieopsporing med henblik på at forebygge unødvendig paratyroidektomi hos familiemedlemmerne. Desuden kan calciumscreening af familiemedlemmer være indiceret som led i udredningen af den enkelte indekspatient, hvis det er vanskeligt at differentiere mellem FHH og PHPT, f.eks. ved hyperparatyroid hyperkalcæmi med calcium-kreatinin-clearance -ratio på 0,01-0,02.

Behandling

FHH kan ikke behandles kausalt, og der er specielt ikke indikation for paratyroidektomi. Det er imidlertid væsentligt at gennemgå den medicin, som patienterne får, idet ganske mange medikamina påvirker calciummetabolismen (Tabel 2 ).

Et dagligt vitamin-D-tilskud på 800 IU pr. dag (20 mikrogram pr. dag) er fortsat indiceret hos patienter med FHH og samtidig osteoporose. Tilskud af vitamin D har generelt større betydning for frakturforebyggelse og muskelfunktion end kalktilskud, som dog også kan gives til FHH-patienter. De eneste komplikationer ved FHH, der i øjeblikket er sandsynliggjorte, er en let øget forekomst af recidiverende pankreatitis og kondrokalcinose [27] samt en øget risiko for unødvendig parathyroideaoperation grundet fejldiagnosticering som PHPT. Der er fortsat stor usikkerhed mht. hyppigheden af forekomsten af osteoporose, myopati, nyresten, diabetes og hypertension hos FHH-patienterne.

Efter partiel paratyroidektomi har FHH-patienterne fortsat hyperkalcæmi, idet årsagen til deres tilstand er en generel defekt i organismens calciumfølsomme receptorer (CaSR) og ikke en lokaliseret overproduktion af PTH. De løber hermed en betydelig risiko for reoperation. Ved total paratyroidektomi bliver FHH-patienter hypokalcæmiske.

Tidlig diagnosticering af FHH og familieopsp oring er derfor vigtig, således at disse fejloperationer kan undgås, og patienterne kan informeres om tilstandens benigne natur. Det er i enkelte tilfælde set, at FHH-patienter udvikler PHPT. Det anbefales derfor, at der årlig kontrolleres calciumværdier og PTH. Får patienten tiltagende hyperkalcæmi med/uden hyperkalcæmiske symptomer, bør der genhenvises til en specialafdeling for at undersøge for begyndende samtidig PHPT.

Der pågår i øjeblikket et klinisk FHH-studie på Medicinsk-endokrinologisk Afdeling C og Klinisk Biokemisk Afdeling (KBA), Århus Sygehus. Dette studie har følgende formål: 1) at optimere den diagnostiske skelnen mellem FHH og PHPT ud fra forskellige biokemiske markører og CaSR-gentest, 2) at sammenligne osteodensitometriske og calciummetaboliske variable hos FHH og PHPT mhp. øget forståelse for den bagvedliggende patofysiologi og 3) at sammenligne renal vandudskillelse hos FHH-patienter og raske personer, idet graden af stimulation af CaSR er bestemmende for en tilsvarende nedregulering af vandkanalerne (aquaporin-2) i nyrernes samlerør. Dette medfører hos raske personer stigende diureser ved stigende P-Ca2+ over normalområdet.

FHH er benign, modsat den homozygote sygdom NSHPT. En forudsætning for NSHPT er, at begge forældre har FHH og ved konceptionen giver den afficerede allel videre. NSHPT ses umiddelbart efter fødslen med svær, livstruende hyperkalcæmi, voldsomt forhøjet PTH og relativ hypokalciuri. Symptomerne er dårlig trivsel og knoglesymptomer, som ved svær primær hyperparatyroidisme. Behandlingen er oftest total paratyroidektomi [1].

Molekylær genetisk diagnostik af FHH

I et review fra 2000 beskrev Hendy et al 37 forskellige, inaktiverende, FHH-fremkaldende mutationer fordelt over hovedparten af CaSR-genet [28]. Mutationerne kan være lokaliseret i områder, der koder for den ekstracellulære del, den transmembranale del eller den intracellulære del af proteinet.

Mutationer i CaSR genet kan også forårsage et »spejlbillede« af FHH, nemlig autosomal dominant hypokalcæmi, som skyldes aktiverende mutationer i CaSR-genet.

To forskellige aminosyresubstitutioner i samme aminosyre kan enten forårsage FHH eller ADH. Conley et al [29] har i en stor familie med ADH, beskrevet en mutation, der ændrer aminosyre 221 fra prolin til leucin (P221L). Pearce et al [30] har beskrevet en familie med mutationen P221S, dvs. en forandring fra prolin til serin i samme aminosyre, hvilket medfører FHH [31]. At P221L-mutationen forårsager hypokalcæmi, mens P221S-mutationen forårsager hyperkalcæmi kan muligvis forklares ved, at aminosyre 221 ligger i det ekstracellulære domæne, hvor binding af calcium og aktivering af receptoren finder sted [32]. Derfor er det ikke usandsynligt, at mutationer her både kan forøge eller nedsætte aktiviteten af receptoren.

Hos FHH-patienter kan der være en vis variation i sygdomsbilledets udtryk, dvs. variation i graden af hyperkalcæmi. Dette fænomen er tydeligt i flere af de mange familier, der er undersøgt, bl.a. på KBA og Afdeling C, Århus Sygehus. Nogle mutationer giver et sygdomsbillede med svært forhøjet P-total-korr.-calcium (≥ 3,0 mmol pr. l), mens andre mutationer giver et sygdomsbillede med moderat forhøjet P-total-korr.-calcium på ≥ 2,6 mmol pr. l. Disse observationer er endnu ikke dokumenteret med funktionelle studier.

Den store fokus på CaSR-genets betydning ved tilstandene FHH og ADH har medført, at der er etableret tilbud om at kunne foretage en molekylærgenetisk undersøgelse af disse patientgrupper. En sådan undersøgelse kan i øjeblikket udføres ved KBA, Århus Sygehus, og ved KBA, Hvidovre Hospital. Almindeligvis tager molekylærgenetiske undersøgelser udgangspunkt i nogle få velkarakteriserede sygdomsgivende mutationer. Grundet de mange forskellige mutationer i CaSR-genet, der giver helt forskellige fænotyper, stilles der særlige krav til DNA-undersøgelsen. Det medfører i praksis en screening af hele den kodende region i CaSR-genet. Dette er en tidskrævende og bekostelig procedure, som kun er påkrævet for indekspatienten i en FHH-familie. Hvis der identificeres en CaSR-mutation hos indekspatienten, vil det som hovedregel være tilstrækkeligt at undersøge resten af familien for denne specifikke mutation.

En DNA-undersøgelse bruges til undersøgelse af, om en patient og dennes familie har en arvelig sygdom. Indekspatienten udredes - som den første patient i en familie - intensivt. Hvis der er tale om en ukendt mutation, kan man med en familieudredning klarlægge, om mutationen følger tilstanden, og om mutationen kan betragtes som sygdomsgivende. Identificeres der ikke en mutation hos patienten, betyder det ikke, at FHH kan udelukkes, idet FHH kan skyldes forandringer i andre gener [33]. En anden årsag til et negativt resultat på CaSR-gentesten kan være de benyttede metoders begrænsninger, da det kun er genets kodende regioner, der undersøges.

Hvis der hos en patient, hvor en CaSR-mutation ikke har kunnet identificeres, er tvivl om, hvorvidt patienten faktisk har FHH, kan en biokemisk familieudredning, baseret på f.eks. P-Ca2+ og P-PTH, være særdeles relevant. Det skal dog anføres, at multipel endokrin neoplasi (MEN)1 og MEN2A, familiær isoleret hyperparatyroidisme og tumor-jaw-hyperparatyroidisme også er karakteriserede ved hyperparatyroid ækvilibriumhyperkalcæmi og autosomal dominant arvegang. Der kan således være behov for at supplere med undersøgelse af MEN1-gen og Ret-proto-onkogen. Det kan også være af betydning at benytte CaSR-gentesten som et led i udredningen af PHPT.

Signe Engkjær Christensen, Medicinsk-endokrinologisk Afdeling C, Århus Sygehus, Århus Universitetshospital, DK-8000 Århus C. E-mail: SEC@aas.auh.dk

Antaget: 22. december 2004

Interessekonflikter: Ingen angivet

1. Tfelt-Hansen J, Schwarz P. Den humane calciumfølsomme receptors rolle i sygdom og mål for terapi. Ugeskr Læger 2003;165:2283-7.
2. Jackson CE, Boonstra CE. Hereditary hypercalcemia and parathyroid hyperplasia without definite hyperparathyroidism. J Lab Clin Med 1966;68:883.
3. Foley TP Jr., Harrison HC, Arnaud CD et al. Familial benign hypercalcemia. J Pediatr 1972;81:1060-7.
4. Law WM, Heat