Sygdomsmekanismer og terapeutiske perspektiver ved neurofibromatose 1

Neurofibromatose 1 (NF1, Recklinghausens sygdom) er en dominant arvelig multiorgansygdom, der er karakteriseret ved café au lait-pletter og neurofibromer. NF1 disponerer til cancer og er associeret med kognitiv dysfunktion og indlæringsdefekter. Sygdomsårsagen er mutationer i NF1 -genet, der koder for tumorsuppressoren neurofibromin. Der er i de seneste år sket store fremskridt i forståelsen af NF1's patogenese, ikke mindst på grundlag af genetiske forsøg i dyremodeller. I artiklen behandles disse forskningsresultater og deres implikationer i forhold til nye behandlingsmuligheder.

Neurofibromatoserne er arvelige sygdomme, der er karakteriseret af tumorer i nerveskederne og har mutationer i tumorsuppressorgener som årsag [1]. Sygdommene omfatter neurofibromatose 1 (NF1, Recklinghausens sygdom), neurofibromatose 2 (NF2) og schwannomatose. I artiklen fokuseres der på NF1 samt kliniske aspekter og fremskridt i forståelsen af NF1-patogenesen og de heraf afledte strategier for at udvikle en mere målrettet behandling.

METODE

Artiklen er baseret på arbejder, der er fundet ved søgning (neurofibromatosis, neurofibromin, NF1 ) på MEDLINE/pubmed.gov. I alt 287 artikler blev nærmere gennemgået med forøget vægt på artikler skrevet af forfattere, som vi skønnede havde betydelig klinisk eller videnskabelig erfaring med NF1. Fem artikler i Cochrane Library indgik i vurderingen af de kliniske retningslinjer. I referencelisten er hovedvægten lagt på oversigtsartikler og nyere originalarbejder.

KLINISKE HOVEDTRÆK

NF1 er pandemisk og rammer begge køn lige hyppigt. Den er blandt de hyppigste monogene sygdomme (incidens 1:3.500) [2]. De fleste tegn på NF1 viser sig allerede i barnealderen. De diagnostiske kriterier fremgår af Tabel 1 . Der ses café au lait-pletter (Figur 1 A) og irishamartomer hos > 90% af patienterne [4]. Neurofibromer er benigne nerveskedetumorer i det perifere nervesystem. De kategoriseres simplest som kutane (dermale) og pleksiforme [5]. Kutane neurofibromer kan medføre kløe og store kosmetiske gener, og antallet kan nå op i tusinder (Figur 1B). Pleksiforme neurofibromer ses hos ~ 25% og menes at være medfødte. De er diffuse og udbreder sig langs nervestammerne. De opdages ofte sent, og resektion er vanskelig, da pleksiforme neurofibromer er rigt vaskulariserede, infiltrerer normalt væv og kan blive ekstremt store. De kan desuden udvikle sig til maligne perifere nerveskedetumorer (MPNST) (livstidsrisiko 10%) [7]. Patienter med NF1 har en øget risiko for udvikling af neoplasmer [4, 8, 9]. Opticusgliomer findes hos 15%, men de er oftest symptomløse. Hjernetumorer forekommer med forøget hyppighed, typisk som gliomer i hjernestammen eller cerebellum. Sjældnere ses fæokromocytomer, urogenitale rabdomyosarkomer og myeloid leukæmi.

NF1 er associeret med defekter i planlægning, visuospatiale funktioner, sprog og motorik. Der ses hæmning af arbejdshukommelse, kognitiv fleksibilitet og impulskontrol samt øget forekomst af attention deficit and hyperactivity disorder (ADHD). Dette medfører hyppigt indlæringsvanskeligheder (hos > 60%, men angives dog forskelligt). Disse vanskeligheder er større end forventet på grundlag af IK-målinger, som i øvrigt er let forskudte mod lavere værdier [10]. Epilepsi ses hos 6%. Ved T2-vægtet kraniel magnetisk resonans-skanning påvises fokalt forhøjet signalintensitet (unidentified bright objects ) hos > 60% af patienterne med NF1. Den kliniske betydning heraf er omdiskuteret [4].

Knogledeformiteter er almindelige ved NF1 og skyldes defekt vækstregulering eller erosion pga. pleksiforme neurofibromer [1]. Hos ca. en tredjedel forekommer der hæmmet højdevækst, makrocefali ses endnu hyppigere. Hos 10% forekommer der skoliose, der enten er nondystrofisk og forløber som idiopatisk skoliose i normalbefolkningen, eller dystrofisk, som er progredierende og kan kompromittere respirationen. Sjældnere forekommer der pseudoartrose, der kan medføre krumning af tibia og patologisk fraktur.

NF1 er associeret med vaskulopati (stenoser, aneurismer eller ruptur). Koronararterier eller cerebrale arterier kan inddrages, evt. med fatale konsekvenser [4]. Der ses en overhyppighed af medfødte hjertemisdannelser (oftest pulmonalstenose) og/eller forhøjet blodtryk hos patienterne med NF1. Hypertension er oftest essentiel, men kan i nogle tilfælde knyttes til nyrearteriestenose, coarctatio aortae eller fæokromocytom.

I mave-tarm-kanalen forekommer der bl.a. gastrointestinale stromale tumorer (GIST), der kan forveksles med pleksiforme neurofibromer, og colondysplasi, der kan medføre obstipation. NF1 er også associeret med forstyrrelser i pubertetens indtræden.

Den forventede levetid hos patienter med NF1 er forkortet med ~ 15 år pga. dispositionen til malign sygdom, neurologiske tumorkomplikationer og vaskulære defekter [11].

GENETIK

NF1 nedarves autosomalt dominant og skyldes mutationer i NF1 -genet på kromosom 17, der koder for neurofibromin. Hos ca. 50% af de ramte er der tale om en ny mutation [2]. Undertiden opstår mutationen først efter dannelsen af zygoten, så den kun findes i nogle celler (mosaicisme). Det medfører, at sygdommen begrænser sig til et område af kroppen, hvilket benævnes segmentel neurofibromatose (Figur 1A). I visse tilfælde forekommer NF1 -mutationen i en subpopulation af kimcellerne (gonadal mosaicisme). Dette må man være opmærksom på, når forældre, der ikke har relevante symptomer eller familiehistorier, får mere end et barn med NF1. Gonadal mosaicisme komplicerer genetisk rådgivning, da andelen af muterede kimceller og dermed risikoen for at få et nyt barn med NF1 er usikker.

Når den nedarvede mutation følges af en somatisk mutation i den resterende vildtypeallel (second hit ; også benævnt loss of heterozygosity ), elimineres NF1 -ekspressionen helt i de ramte celler. Hermed skabes grundlaget for tumorigenese.

NF1 -genet er meget stort (350 kilobaser genomisk DNA, 61 exoner). Mutationsraten er af ukendte årsager forhøjet sammenlignet med raten i andre sygdomsgener [12]. Mange mutationer er beskrevet, jævnt fordelt i NF1 -genet.

Penetransen af NF1-sygdommen er 100%, men ekspressiviteten er stærkt variabel, selv blandt familiemedlemmer med samme mutation. Andre gener modificerer effekten af NF1 -inaktivering [10, 13, 14], men mosaicisme og variationer i forekomsten af de somatiske NF1 -mutationer indgår også [15]. Det er typisk umuligt at forudsige sygdommens sværhedsgrad ud fra den eksakte mutation. En undtagelse er mikrodeletioner, der fjerner både NF1 og tilstødende gener (ses hos 5%) og medfører svære symptomer, inklusive mental retardering.

Ikkegenetiske faktorer påvirker måske også forløbet af NF1. Kutane neurofibromer ses ikke før puberteten, og der er rapporteret om øgning i antallet under graviditet [16]. Det tyder på, at hormoner influerer på NF1's progression [17], hvilket dog ikke er bekræftet i større undersøgelser. Progesteron stimulerer proliferationen af schwannske celler med øget effekt på neurofibromderiverede celler [18]. Orale kontraceptiver (kombinationspræparater) påvirker ikke væksten af neurofibromer, mens dette måske gælder for depotpræparater, der indeholder større gestagendoser [19]. Fysiske traumer kan muligvis provokere udviklingen af neurofibromer.

NEUROFIBROMIN

Neurofibromin betegnes NF1 ligesom sygdommen. Det er et stort cytoplasmatisk protein, der er vidt udbredt i organismen og kraftigt udtrykt i neuroner, oligodendrocytter, schwannske celler og leukocytter [20]. NF1 hæmmer guanosintrifosfat (GTP)asen Ras, der er en molekylær switch , som aktiveres ved stimulation af vækstfaktorreceptorer. Ved at overføre signaler fra cellemembranen til kernen fremmer Ras cellevækst, differentiering og overlevelse. NF1 accelererer hydrolysen af aktivt Ras (Ras-GTP) til den inaktive form Ras-guanosindifosfat (GDP) via et GTPase-aktiverende proteiner (GAP)-relateret domæne (Figur 2 ). NF1 -mutationer medfører tab af denne hæmmende kontrol og dermed overaktivering af Ras-relaterede signalveje, hvilket disponerer til cancer. NF1 -inaktivering ses ved mange cancertyper.

NF1 indgår i en gruppe arvelige syndromer bl.a. Noonans syndrom, Legius' syndrom og LEOPARD-syndromet, der er karakteriseret ved deregulering af Ras-mitogenaktiveret proteinkinase (MAPK)-signalvejen. Pga. den fælles sygdomsmekanisme deler disse »RASopatier« kliniske træk, bl.a. kutane affektioner, kognitiv dysfunktion og malign disposition [21].

NF1-proteinet regulerer også second messengeren cyklisk adenosinmonofosfat (cAMP) og dermed proteinkinase A (PKA) (Figur 2) [22, 23]. I dyremodeller fører NF1 -mangel til vækst- og hukommelsesdefekter, der kan korrigeres med aktiveret PKA [24], og NF1-afhængig cAMP/PKA-signalering er vigtig for differentieringen af neuroner og astrocytter [25, 26].

Celler, der er heterozygote for NF1 -genet (NF1+/−), har en defekt eller ændret funktion sammenlignet med vildtypeceller. Dette vigtige fænomen betegnes haploinsufficiens og er udtryk for, at en enkelt vildtypeallel ikke er nok til at sikre et tilstrækkeligt neurofibrominniveau.

PATOGENESE

Neurofibromer er komplekse tumorer, der bl.a. indeholder schwannske celler, mastceller, fibroblaster, perineurale celler og en acellulær kollagenmatrix. De opstår, fordi en - stadig uidentificeret - celletype i den schwannske cellelinje rammes af et second hit i NF1 -vildtypeallelen [27]. Cellespecifik inaktivering af NF1 i mus tyder på, at for de pleksiforme neurofibromers vedkommende indtræffer second hit allerede under embryogenesen, i schwannske celle-forstadier deriveret fra crista neuralis. De nullizygote celler (NF1 −/−) udvikler sig til modne schwannske celler, der senere giver ophav til neurofibromer. NF1 −/−-schwannske celler kan i sammenligning med vildtypeceller i højere grad vokse invasivt og inducere angiogenese [27, 28].

Signaler fra aksonerne medvirker normalt til at fastholde de schwannske celler fuldt differentierede, men den øgede Ras-signalering i NF1 −/−-schwannske celler fører til, at disse dissocieres fra aksonerne [29]. De nu ubeskyttede aksoner degenererer og fremkalder et inflammatorisk respons, mens de aksondepriverede schwannske celler dedifferentierer og prolifererer pga. øget følsomhed for inflammatoriske cytokiner og vækstfaktorer [29].

Museforsøg tyder på, at den haploinsufficiente baggrund hos patienterne med NF1 spiller en central rolle for fremvækst af neurofibromer [29]. Specielt er haploinsufficiente mastceller vigtige [30, 31]. Schwannske celler secernerer vækstfaktoren stem cell factor , der stimulerer receptortyrosinkinasen c-kit på mastcellernes overflade, og denne sekretion er abnormt forhøjet i NF1 −/−-celler. De haploinsufficiente mastceller er ekstra følsomme for c-kit-stimulation og reagerer bl.a. med øget motilitet. Modsat stimulerer mastcellerne væksten af de schwannske celler. Loss of function -mutationer eller farmakologisk blokade af c-kit forhindrer dannelse af neurofibromer hos forsøgsdyr. Meget tyder således på, at en hyperintensiv gensidig signalering mellem schwannske celler og mastceller er fundamental i patogenesen af neurofibromer. Relevansen heraf er dokumenteret med en vellykket eksperimentel behandling. Hos et barn med livstruende respirationsinsufficiens, der var forårsaget af et pleksiformt neurofibrom, reducerede c-kit-inhibitoren imatinib således tumorvolumen med 70% [31]. Opfølgende kliniske studier vil vise, om dette lovende resultat er repræsentativt.

Genotypning af kutane fibromer har vist, at der i hvert fibrom er en unik NF1 second hit -mutation, der er forskellig fra mutationerne i andre fibromer fra samme patient [32]. Der indtræffer altså i realiteten multiple second hits hos samme individ ved denne tumorform. Det er uklart, hvilken celletype der rammes af den sekundære mutation. Både schwannske celler i kutane nervegrene og dermale multipotente celler, der stammer fra hårfolliklerne, er blevet foreslået [5].

I café au lait-pletter er biallelisk inaktivering af NF1 påvist i melanocytter, der derfor nok spiller en hovedrolle i udviklingen af pletterne. NF1−/−-celler er ligeledes påvist i forbindelse med gliomer, andre tumorer og pseudoartrose. Også ved udviklingen af disse læsioner er den haploinsufficiente genetiske baggrund vigtig [33].

MALIGN TRANSFORMATION

Inaktivering af NF1 er ikke nok til, at pleksiforme neurofibromer progredierer til MPNST. Analyser af humane MPNST og musemodeller tyder på, at der også kræves mutationer i velkendte tumorsuppressorer såsom TP53, CDKN2A og PTEN [34, 35] samt kromosomal instabilitet og abnorm vækstfaktorsignalering [27]. Endvidere ses der ofte overaktivering af Ral, som er en GTPase, der regulerer sekretion og cytoskelettets dynamik.

MENTAL DYSFUNKTION

Årsagen til de kognitive deficit ved NF1 er belyst med dyreforsøg, hvis fortolkning selvfølgelig begrænses af vanskeligheden ved at ekstrapolere til human kognition. Haploinsufficiente NF1 +/−-mus har selektive defekter i opmærksomhed og spatial indlæring. Den molekylære patomekanisme er overaktivering af Ras-MAPK-signalering, da hæmning heraf med farmaka eller loss of function -mutationer i Ras -genet normaliserer indlæringen [36]. Fosforylering (aktivering) af MAPK og det præsynaptiske protein synapsin øger udskillelsen af den inhibitoriske neurotransmitter gammaaminosmørsyre (GABA) i hippocampus, en struktur, der er af central betydning for spatial indlæring og hukommelse. GABA-påvirkningen medfører, at hippocampus i NF1 +/−-musene ikke kan etablere de vedvarende øgninger i synapsestyrken, der udgør grundlaget for spatial hukommelse [37], og GABA-antagonisten picrotoksin normaliserer indlæringen i NF1 -musemodellerne. Under hensyntagen til, at GABA-antagonister sænker krampetærskelen, kan de måske danne grundlag for udvikling af nye lægemidler til behandling af de kognitive deficit ved NF1.

PROFYLAKSE OG BEHANDLING

Diagnosen stilles primært på grundlag af det kliniske billede (Tabel 1), men det kan være vanskeligt pga. diskrete symptomer. Muligheden for NF1 bør bl.a. haves in mente hos børn med indlæringsvanskeligheder. Når diagnosen foreligger, er det essentielt at etablere et overvågningsprogram med årligt tilsyn hos specialister, der har godt kendskab til sygdommen og patienten. Undersøgelsen bør omfatte huden, nervesystemet, skelettet (inkl. optegnelse af vækstkurver) og det kardiovaskulære system (inkl. måling af blodtryk), palpation af abdomen og urinundersøgelse. Synsundersøgelse er vigtig, specielt hos småbørn, pga. risikoen for opticusgliom. Man bør være opmærksom på »trivielle« nytilkomne symptomer, eksempelvis bør hovedpine give mistanke om tumor i centralnervesystemet. Patientens egen opmærksomhed på nyopståede symptomer bør indskærpes, f.eks. kan progression til MPNST overses, fordi patienten er vant til hyppig fremkomst af nye »knuder". Der bør hos børn lægges stor vægt på udviklingsmæssige aspekter, og andre faggrupper bør inddrages (f.eks. neuropsykologer og fysioterapeuter).

Et andet essentielt element i profylaksen er genetisk rådgivning [38]. Ved familiære mutationer er risikoen for overførelse til næste generation 50%. Prænatal diagnostik kan foretages, hvis mutationen er karakteriseret molekylært, eller koblingen til genetiske markører er bestemt. Har den afficerede forælder mosaicisme, er risikoen ukendt, men kan regnes for lav (< 1%), hvis der ikke er tydelige kliniske tegn. Kapaciteten af DNA-sekventerings-metoderne er under hastig udvikling, hvilket formodentlig snart vil lette NF1-diagnostikken. Ved påvisning af en sygdomsallel må vanskeligheden ved at forudsige sygdommes forløb dog understreges.

NF1 kan ikke kureres. Behandlingen af NF1-relaterede tumorer er primært baseret på kirurgi og radioterapi [4]. Kognitive deficit kan modvirkes bl.a. med adfærdsterapi og methylphenidat. Indlæringsvanskelighederne behandles efter sædvanlige retningslinjer. I øvrigt må der henvises til relevante specialister afhængigt af de specifikke manifestationer.

PERSPEKTIVER

Der er mange prækliniske og kliniske forsøg under udførelse, baseret på den forbedrede indsigt i de molekylære patomekanismer. Ud over c-kit-antagonister og andre mastcellehæmmere testes hæmmere af vækstfaktorreceptorer, fosfatidylinositol 3-kinase, mammalian target of rapamycin og øvrige komponenter i NF1-reguleret signalering (Figur 2). De foreløbige resultater er blandede [33, 39]. Højdosisbivirkninger og tumorresistens vil måske nødvendiggøre kombinationsbehandling. En vigtig erfaring er, at behandlingsresponset afhænger af patogenesen; f.eks. responderer sporadisk GIST bedre på imatinib end GIST, der forekommer i relation til NF1. Det skyldes forskellige genetiske mekanismer bag udviklingen af tumor i de to situationer.

Hvad angår de kognitive deficit er effekten af GABA-antagonister hos forsøgsdyr nævnt. Statiner, der hæmmer forankringen af Ras-proteinet i plasmamembranen (Figur 2), er afprøvet i kliniske forsøg. Effekten synes foreløbig at være beskeden, idet enkelte funktioner dog muligvis bedres ved behandlingen [39, 40]. Andre Ras-hæmmere vil måske vise sig at være mere effektive.

Udviklingen af nye behandlingsmetoder sigter primært mod at modvirke dysregulation af Ras-signaleringen forårsaget af tab af NF1-proteinets GAP-relaterede domæne. Dette domæne udgør imidlertid kun ca. 10% af NF1's primære struktur. Proteinet har utvivlsomt andre molekylære funktioner/interaktioner, der er af betydning for både tumorbiologi og kognition. Fortsatte basalvidenskabelige studier giver derfor håb om nye terapeutiske angrebsvinkler.

src="/LF/images_ufl/ufl_bla.gif">
Ole Kjærulff , Institut for Neurovidenskab og Farmakologi, Københavns Universitet, Blegdamsvej 3, 2200 København N.

ANTAGET: 3. november 2011

FØRST PÅ NETTET: 12. december 2011

INTERESSEKONFLIKTER: ingen

TAKSIGELSER: Vi takker Sven Asger Sørensen for værdifulde kommentarer til manuskriptet og DermAtlas for tilladelse til anvendelse af fotos.

1. Ferner RE. The neurofibromatoses. Pract Neurol 2010;10:82-93.
2. Alford RL, Sutton VR. Medical genetics in the clinical practice of ORL. Basel: Karger, 2011.
3. Mulvihill JJ, Parry DM, Sherman JL et al. NIH conference. Ann Intern Med 1990;113:39-52.
4. Jett K, Friedman JM. Clinical and genetic aspects of neurofibromatosis 1. Genet Med 2010;12:1-11.
5. Jouhilahti EM, Peltonen S, Heape AM et al. The pathoetiology of neurofibromatosis 1. Am J Pathol 2011;178:1932-9.
6. Legendre CM, Charpentier-Cote C, Drouin R et al. Neurofibromatosis type 1 and the "elephant man's" disease: the confusion persists: an ethnographic study. PLoS One 2011;6:e16409.
7. Evans DG, Baser ME, McGaughran J et al. Malignant peripheral nerve sheath tumours in neurofibromatosis 1. J Med Genet 2002;39:311-4.
8. Walker L, Thompson D, Easton D et al. A prospective study of neurofibromatosis type 1 cancer incidence in the UK. Br J Cancer 2006;95:233-8.
9. Sorensen SA, Mulvihill JJ, Nielsen A. Long-term follow-up of von Recklinghausen neurofibromatosis. N Engl J Med 1986;314:1010-5.
10. Shilyansky C, Lee YS, Silva AJ. Molecular and cellular mechanisms of learning disabilities: a focus on NF1. Annu Rev Neurosci 2010;33:221-43.
11. Rasmussen SA, Yang Q, Friedman JM. Mortality in neurofi