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Systematische Mutationsanalyse des Ryanodinrezeptors 1 bei österreichischen Familien mit nachgewiesener maligner Hyperthermie Disposition

Alexius Kaufmann

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Lukas Weigl

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DOI

10.25365/thesis.7030

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29494.17182.522061-4

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Mutationen im Ryanodin Rezeptor 1 (RYR1) von Skelettmuskelzellen sind die häufigste Ursache der malignen Hyperthermie (MH). Die MH ist eine genetisch bedingte Unverträglichkeit von volatilen Anästhetika und depolarisierenden Muskelrelaxantien, welche unbehandelt rasch zum Tod der anästhesierten Person führen kann. Die invasive und kostspielige MH Diagnostik mittels „in vitro Kontraktur Test“ (IVCT) – er basiert auf einer Muskelbiopsie – kann in bestimmten Fällen durch einen günstigeren genetischen Test ersetzt werden. Vorraussetzung dafür ist die Kenntnis der exakten Position, sowie die erwiesene Kausalität der Mutation. Ziel meiner Dissertation ist, Mutationen im RYR1 von österreichischen Personen mit MH Disposition zu identifizieren und deren Kausalität zu beweisen. Methoden: Bei 81 Personen mit nachgewiesener Disposition zur MH wurde ein genomisches Screening der MH „hot spot“ Regionen 1 und 2 (Exon 2, 9, 17, 39, 45, 46) auf bekannte Mutationen durchgeführt, und bei einigen Individuen, bei denen keine der häufigsten MH Mutationen nachgewiesen werden konnte, die komplette codierende mRNA bzw. cDNA des RYR1 amplifiziert und sequenziert, um eventuell neue Mutationen außerhalb der „hot spots“ zu identifizieren. Zum Nachweis der Kausalität neu gefundener Mutationen, wurden Ca2+ Imaging Experimente mit Fura-2/AM als Ca2+ sensitiven Farbstoff, und Koffein, Chlorkresol und Halothan als spezifische Testsubstanzen durchgeführt. Resultate: Im Rahmen des genomischen Screenings konnten die Missense Mutationen p.Arg614Cys (Exon 17) bei zwei Personen und p.Arg2458Cys (Exon 46) bei einer Person nachgewiesen werden. Bei der kompletten Sequenzierung des RYR1 von vier MHS Individuen, wurden die Mutationen p.Trp3985Arg und p.Gln3756Glu (Familie A) (Kaufmann et al. 2008), p.Ala612Pro (Familie B), p.Arg2458His und p.Arg3348His (Familie C) gefunden. Bei einem MHS Individuum konnte keine Missense Mutation im RYR1 detektiert werden. Ca2+ Freisetzungs-Experimente ergaben, dass alle Missense Mutationen relativ zur MHN Kontrollgruppe (außer p.Gln3756Glu, welche lediglich ein Polymorphismus ist), einen niedrigeren Ec50 Wert für die getesteten Substanzen (außer Chlorkresol bei p.Arg3348His) aufwiesen. Weiters wurden die Missense Mutationen p.Ala400Pro und p.Arg2355Trp gefunden, welche neue Mutationen darstellen, deren funktionelle Charakterisierung jedoch noch ausständig ist.

Abstract

(Englisch)

Missense mutations in the Ryanodine Receptor 1 (RYR1) of skeletal muscle cells are the most common cause of malignant hyperthermia (MH). MH is a genetic disorder leading to intolerance against volatile anaesthetics and depolarized muscle relaxants, which can lead to death when not treated properly. The invasive and expensive MH diagnosis via the „in vitro contracture test“ (IVCT) - it is based on a muscle biopsy - can be replaced in certain cases by a cheaper genomic blood test. Preconditions for this test are the knowledge of the exact position and the causality of the MH mutations. The goal of my dissertation is to identify mutations in RYR1 of Austrian individuals with MH disposition and to prove its causality. Methods: A genomic screening of the MH „hot spots“ regions 1 and 2 was performed to identify known mutations and the entire coded mRNA / cDNA of the RYR1 of individuals knowing not to harbour the most common MH mutations was amplified and sequenced in order to identify new mutations outside the „hot spots“. To prove the causality of the newly found mutations, I did Ca2+ imaging experiments with Fura-2/AM as a Ca2+ sensitive dye and caffeine, chlorcresol as well as halothane as specific Ca2+ releasing agents. Results: 81 individuals have undergone the genomic screening. The missense mutation p.Arg614Cys (Exon 17) was identified in two persons and the p.Arg2458Cys (Exon 46) was found in one person. The complete screening of the RYR1 of four MHS individuals showed the mutations p.Trp3985Arg and p.Gln3756Glu (family A) (Kaufmann et al. 2008), p.Ala612Pro (family B), p.Arg2458His and p.Arg3348His (family C). For one MHS individual no missense mutation within the RYR1 was identified. Ca2+ release experiments showed that all missense mutations (except p.Gln3756Glu which is only a polymorphism) had lower EC50 values for the tested substances (except chlorcresol at p.Arg3348His) when compared to the MHN control group. Furthermore the new missense mutations p.Ala400Pro and p.Arg2355Trp were found - their functional characterization has yet to be done.

Autor*innen

Alexius Kaufmann

Haupttitel (Deutsch)

Systematische Mutationsanalyse des Ryanodinrezeptors 1 bei österreichischen Familien mit nachgewiesener maligner Hyperthermie Disposition

Publikationsjahr

2009

Umfangsangabe

138 S., [4 Bl.]. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*innen

Thierry Girard ,

Martin Hochenegger

Klassifikation

44 Medizin > 44.48 Medizinische Genetik

AC Nummer

AC05041179

Utheses ID

6359

Studienkennzahl

UA | 091 | 441 | |

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