Mutationsanalyse im KCNAB1-Gen bei Rolando-Epilepsie

Abstract

Epilepsien gehören zu den häufigsten neurologischen Erkrankungen. Ätiologisch unterscheidet man symptomatische Epilepsien, bei denen das Anfallsgeschehen Ausdruck einer Läsion oder Vorerkrankung des Zentralnervensystems ist, von den idiopathischen (genetischen) Epilepsien, denen eine polygene genetische Disposition zugrunde liegt. In exemplarischen Großfamilien konnten vielfach Defekte in Ionenkanalgenen gefunden werden. Die klinische Charakteristik epileptischer Anfälle und der elektroenzephalographische Befund erlauben in den meisten Fällen die sichere Zuordnung der Erkrankung zu einem bestimmten Epilepsiesyndrom. Mit einem Anteil von ca. 15% macht die idiopathische Rolando-Epilepsie einen Großteil der Epilepsiesyndrome des Kindesalters aus. Charakteristisch sind fokale, periorale myoklonische, klonische und tonische Anfälle, die begleitet von Speichelfluss nachts aus dem Schlaf heraus auftreten und in der Hälfte der Fälle sekundär generalisieren. Ein Großteil der Betroffenen ist mit Beginn der Pubertät anfallsfrei. Untersuchungen identifizierten bei Familien mit Rolando-Epilepsie verschiedene Genmutationen in den Kaliumkanalgenen KCNQ2 und KCNQ3, sodass ein ätiologischer Zusammenhang denkbar ist. Im Jahre 2007 führte die EPIGEN die bislang größte Untersuchung zur genetischen Suszeptibilität epileptischer Syndrome und Anfallsformen durch. In der multizentrisch angelegten Studie wurden mittels Assoziationsanalysen in fünf Genen Polymorphismen (SNPs) gefunden, die mit dem Auftreten diverser idiopathischer Epilepsien assoziiert waren. Zwei der Polymorphismen befanden sich in dem für die Kaliumkanaluntereinheit Kvbeta1 kodierenden Gen KCNAB1 (KCNA1B) und zeigten eine starke Assoziation vor allem zu Partialepilepsien. In der vorliegenden Arbeit wurden sämtliche Exone von KCNAB1 in einem 87 Patienten umfassenden Kollektiv von Indexpatienten aus Familien mit Rolando-Epilepsie sequenziert und auf Mutationen untersucht. Es wurde die Nullhypothese (H0) aufgestellt, dass sich das untersuchte Kollektiv hinsichtlich der Genetik von KCNAB1 nicht vom Vergleichskollektiv der Normalbevölkerung unterscheidet und keine für die Rolando-Epilepsie prädisponierenden genetischen Variationen zu finden sind.Im untersuchten Studienkollektiv wurden lediglich zwei bekannte Polymorphismen gefunden. Der Exon 3 flankierende intronische Polymorphismus (RS 1551066) zeigt keine Auswirkungen auf den Spleißvorgang. Die in Exon 16 gefundene Variation (RS 2280031) führt nicht zum Austausch der kodierten Aminosäure. Sowohl die gefundene Heterozygotenfrequenz als auch die Homozygotenfrequenz im Bezug auf beide gefundenen Polymorphismen befinden sich im Hardy-Weinberg-Gleichgewicht. Die im untersuchten Kollektiv gefundenen Frequenzen beider Polymorphismen unterscheiden sich nicht von den bereits publizierten Häufigkeiten bei Kontrollpersonen. Folglich pädisponieren die beiden Polymorphismen nicht für die Rolando-Epilepsie. Weitere Mutationen konnten nicht identifiziert werden. Im untersuchten Kollektiv scheint KCNAB1 daher nicht an der Pathogenese der Rolando Epilepsie beteiligt zu sein. Zur Exploration der Genetik der Rolando-Epilepsie sind weitere Untersuchungen an anderen Kandidatengenen nötig. Bei seit wenigen Jahren vermuteter gemeinsamer Suszeptibilität von Rolando Epilepsie und Migräne im Sinne einer genetisch vermittelten neuronalen Hyperexzitabilität sollte den für Migräne prädisponierenden Genvarianten Achtung geschenkt werden. Neben SCN1A, CACN1A1A und ATP1A2 scheint hier vor allem KCNK18 bedeutsam zu sein, da das entsprechende Genprodukt TRESK eine den epileptogenetisch bedeutsamen KCNQ-Kanälen ähnelnde Funktion der kaliumvermittelten Stabilisierung des Membranpotentials ausübt. Eine Untersuchung der Genetik von KCNK18 im Hinblick auf die Genese der Rolando Epilepsie könnte ein nächster Schritt sein. Epilepsy is one of the most frequent neurological diseases. From an etiological point of view there are symptomatic and idiopathic epilepsies. While symptomatic epilepsies are caused by a lesion or a pre-existing condition of the central nervous system, idiopathic epilepsies are genetic in nature with an underlying polygenetic predisposition. In exemplary families with idiopathic epilepsy different defects in ion channel genes were demonstrated. In most cases the clinical characteristics of epileptical seizures and the electroencephalographic findings allow a definite allocation of the ailment to a certain epileptic syndrome. Idiopathic rolandic epilepsy accounts for 15% - and thus for the majority - of childhood epilepsy syndromes. This epilepsy is characterized by perioral, myoclonic or tonic focal mostly nocturnal seizures accompanied by salivary flow with a tendency to generalize in approximately half of the cases. Most affected patients present without any seizures at the outset of puberty. Concerning families with rolandic epilepsy research results show different gene mutations of the potassium-channel genes KCNQ2 and KCNQ3 in some families, whereas for most pedigrees the etiology remains unknown.In 2007 the EPIGEN consortium carried out the so far largest investigation of genetic susceptibility concerning epileptic syndromes and their forms of occurrence. By the usage of association analyses this multicentric survey identified polymorphisms (SNPs) in five genes, which were associated with the incidence of different idiopathic epilepsies. Two of the polymorphisms were located in the KCNAB1 (KCNA1B) gene coding for the potassium-channel subunit Kvß1 and show a strong association particularly with partial epilepsies. In this study all exons of KCNAB1 were sequenced within a group totaling 87 patients from families with rolandic epilepsy and then analyzed for genetic mutations. The null hypothesis states that concerning the KCNAB1 genetics the analyzed collective does not show any variation in relation to the comparative collective of the average population. Consequently it does not identify any genetic variations predisposing the rolandic epilepsy. The research collective showed merely two known polymorphisms. The RS 1551066 intronic polymorphism, which flanks exon 3, does not appear to have any impact on the splicing. The RS 2280031 variation found in exon 16 does not result in an exchange of coded amino acids. Both the heterozygous frequency and the homozygous frequency referring to the found polymorphisms are in agreement with the Hardy-Weinberg-Equilibrium. The frequencies of either polymorphism taken from the analyzed collective do not differ from control peer data published earlier. It is safe to state that said polymorphisms are irrelevant in regards to the rolandic epilepsy predisposition. The study does not reveal any other mutation. Within the analyzed collective KCNAB1 does not appear to play a role in the pathogenesis of rolandic epilepsy. A further exploration of the rolandic epilepsy genetics would necessitate more research work regarding further candidate genes. A common susceptibility of rolandic epilepsy and migraine is suspected since the past few years. In terms of genetically mediated neuronal hyperexcitability in both cases, migraine gene variants should be given predisposing respect. Besides SCN1A, CACN1A1A and ATP1A2 it appears that above all KCNK18 is of considerable importance. Its corresponding gene product TRESK exercises a function of potassium-mediated stabilization of the membrane potential similar to the epileptogenetic significant KCNQ channels. This field has not been analyzed yet, however.