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Erschienen in: Acta Neuropathologica 5/2019

27.03.2019 | Correspondence

An ALS case with 38 (G4C2)-repeats in the C9orf72 gene shows TDP-43 and sparse dipeptide repeat protein pathology

verfasst von: Lieselot Dedeene, Evelien Van Schoor, Valérie Race, Matthieu Moisse, Rik Vandenberghe, Koen Poesen, Philip Van Damme, Dietmar Rudolf Thal

Erschienen in: Acta Neuropathologica | Ausgabe 5/2019

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Excerpt

The (G4C2)-hexanucleotide repeat expansion in chromosome 9 open reading frame 72 (C9orf72) is the most common mutation linked to amyotrophic lateral sclerosis (ALS), as it accounts for 51.6% of the familial ALS cases and 9.6% of the sporadic ALS cases [1, 2]. This repeat expansion also underlies approximately 25% of the familial frontotemporal lobar degeneration (FTLD) cases [12]. The pathogenic (G4C2)-repeat length is estimated to range from hundreds to thousands of repeat units, whereas neurologically healthy controls usually show a repeat length of only 2–30 (G4C2)-repeats [3]. However, the threshold for the repeat length to drive or aggravate ALS pathology is still under debate. Some ALS or FTLD cases show an intermediate (G4C2)-repeat length of 30–90 (G4C2)-repeats in peripheral blood DNA [4, 5, 7, 11], while, in contrast, some 30–70 repeat carriers did not develop symptomatic disease [6, 8]. Several cases with this so-called intermediate repeat length in peripheral blood DNA have been thoroughly investigated, showing somatic instability of the repeat with a mixture of intermediate and long repeat lengths (from hundreds to thousands of repeats) throughout the brain (mosaicism) [5, 7, 8, 11]. Dipeptide repeat proteins (DPRs) resulting from unconventional repeat-associated non-ATG translation of the (G4C2)-hexanucleotide repeat expansion exhibit distinct types of inclusions within neurons [10]. These pathological lesions were investigated for some of these (G4C2)-mosaic carriers, showing full-blown DPR pathology throughout the brain, comparable to non-mosaic carriers with a long repeat length [5, 7, 8]. One intermediate repeat case [30 (G4C2)-repeats] without mosaicism in the examined frontal cortex and cerebellum was previously reported [6]. This 30-repeat case was clinically unaffected and showed only sparse DPR pathology and no transactive response DNA-binding protein 43 kDa (TDP-43) pathology. …
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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Baborie A, Griffiths TD, Jaros E, Perry R, McKeith IG, Burn DJ, Masuda-Suzukake M, Hasegawa M, Rollinson S, Pickering-Brown S, Robinson AC, Davidson YS, Mann DMA (2015) Accumulation of dipeptide repeat proteins predates that of TDP-43 in frontotemporal lobar degeneration associated with hexanucleotide repeat expansions in C9ORF72 gene. Neuropathol Appl Neurobiol 41:601–612. https://doi.org/10.1111/nan.12178 CrossRefPubMedPubMedCentral Baborie A, Griffiths TD, Jaros E, Perry R, McKeith IG, Burn DJ, Masuda-Suzukake M, Hasegawa M, Rollinson S, Pickering-Brown S, Robinson AC, Davidson YS, Mann DMA (2015) Accumulation of dipeptide repeat proteins predates that of TDP-43 in frontotemporal lobar degeneration associated with hexanucleotide repeat expansions in C9ORF72 gene. Neuropathol Appl Neurobiol 41:601–612. https://​doi.​org/​10.​1111/​nan.​12178 CrossRefPubMedPubMedCentral
3.
Zurück zum Zitat DeJesus-Hernandez M, Mackenzie IR, Boeve BF, Boxer AL, Baker M, Rutherford NJ, Nicholson AM, Finch NCA, Flynn H, Adamson J, Kouri N, Wojtas A, Sengdy P, Hsiung GYR, Karydas A, Seeley WW, Josephs KA, Coppola G, Geschwind DH, Wszolek ZK, Feldman H, Knopman DS, Petersen RC, Miller BL, Dickson DW, Boylan KB, Graff-Radford NR, Rademakers R (2011) Expanded GGGGCC hexanucleotide repeat in noncoding region of C9ORF72 causes Chromosome 9p-linked FTD and ALS. Neuron 72:245–256. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2011.09.011 CrossRefPubMedPubMedCentral DeJesus-Hernandez M, Mackenzie IR, Boeve BF, Boxer AL, Baker M, Rutherford NJ, Nicholson AM, Finch NCA, Flynn H, Adamson J, Kouri N, Wojtas A, Sengdy P, Hsiung GYR, Karydas A, Seeley WW, Josephs KA, Coppola G, Geschwind DH, Wszolek ZK, Feldman H, Knopman DS, Petersen RC, Miller BL, Dickson DW, Boylan KB, Graff-Radford NR, Rademakers R (2011) Expanded GGGGCC hexanucleotide repeat in noncoding region of C9ORF72 causes Chromosome 9p-linked FTD and ALS. Neuron 72:245–256. https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​neuron.​2011.​09.​011 CrossRefPubMedPubMedCentral
5.
Zurück zum Zitat Fratta P, Polke JM, Newcombe J, Mizielinska S, Lashley T, Poulter M, Beck J, Preza E, Devoy A, Sidle K, Howard R, Malaspina A, Orrell RW, Clarke J, Lu CH, Mok K, Collins T, Shoaii M, Nanji T, Wray S, Adamson G, Pittman A, Renton AE, Traynor BJ, Sweeney MG, Revesz T, Houlden H, Mead S, Isaacs AM, Fisher EMC (2015) Screening a UK amyotrophic lateral sclerosis cohort provides evidence of multiple origins of the C9orf72 expansion. Neurobiol Aging 36:546.e1–546.e7. https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2014.07.037 CrossRef Fratta P, Polke JM, Newcombe J, Mizielinska S, Lashley T, Poulter M, Beck J, Preza E, Devoy A, Sidle K, Howard R, Malaspina A, Orrell RW, Clarke J, Lu CH, Mok K, Collins T, Shoaii M, Nanji T, Wray S, Adamson G, Pittman A, Renton AE, Traynor BJ, Sweeney MG, Revesz T, Houlden H, Mead S, Isaacs AM, Fisher EMC (2015) Screening a UK amyotrophic lateral sclerosis cohort provides evidence of multiple origins of the C9orf72 expansion. Neurobiol Aging 36:546.e1–546.e7. https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​neurobiolaging.​2014.​07.​037 CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Gami P, Murray C, Schottlaender L, Bettencourt C, De Pablo Fernandez E, Mudanohwo E, Mizielinska S, Polke JM, Holton JL, Isaacs AM, Houlden H, Revesz T, Lashley T (2015) A 30-unit hexanucleotide repeat expansion in C9orf72 induces pathological lesions with dipeptide-repeat proteins and RNA foci, but not TDP-43 inclusions and clinical disease. Acta Neuropathol 130:599–601. https://doi.org/10.1007/s00401-015-1473-5 CrossRefPubMed Gami P, Murray C, Schottlaender L, Bettencourt C, De Pablo Fernandez E, Mudanohwo E, Mizielinska S, Polke JM, Holton JL, Isaacs AM, Houlden H, Revesz T, Lashley T (2015) A 30-unit hexanucleotide repeat expansion in C9orf72 induces pathological lesions with dipeptide-repeat proteins and RNA foci, but not TDP-43 inclusions and clinical disease. Acta Neuropathol 130:599–601. https://​doi.​org/​10.​1007/​s00401-015-1473-5 CrossRefPubMed
7.
Zurück zum Zitat Gijselinck I, Van Mossevelde S, van der Zee J, Sieben A, Engelborghs S, De Bleecker J, Ivanoiu A, Deryck O, Edbauer D, Zhang M, Heeman B, Bäumer V, Van Den Broeck M, Mattheijssens M, Peeters K, Rogaeva E, De Jonghe P, Cras P, Martin JJ, De Deyn PP, Cruts M, Van Broeckhoven C, on behalf of the BELNEU CONSORTIUM (2016) The C9orf72 repeat size correlates with onset age of disease, DNA methylation and transcriptional downregulation of the promoter. Mol Psychiatry 21:1112–1124. https://doi.org/10.1038/mp.2015.159 CrossRefPubMed Gijselinck I, Van Mossevelde S, van der Zee J, Sieben A, Engelborghs S, De Bleecker J, Ivanoiu A, Deryck O, Edbauer D, Zhang M, Heeman B, Bäumer V, Van Den Broeck M, Mattheijssens M, Peeters K, Rogaeva E, De Jonghe P, Cras P, Martin JJ, De Deyn PP, Cruts M, Van Broeckhoven C, on behalf of the BELNEU CONSORTIUM (2016) The C9orf72 repeat size correlates with onset age of disease, DNA methylation and transcriptional downregulation of the promoter. Mol Psychiatry 21:1112–1124. https://​doi.​org/​10.​1038/​mp.​2015.​159 CrossRefPubMed
9.
Zurück zum Zitat Mok K, Traynor BJ, Schymick J, Tienari PJ, Laaksovirta H, Peuralinna T, Myllykangas L, Chiò A, Shatunov A, Boeve BF, Boxer AL, DeJesus-Hernandez M, Mackenzie IR, Waite A, Williams N, Morris HR, Simón-Sánchez J, van Swieten JC, Heutink P, Restagno G, Mora G, Morrison KE, Shaw PJ, Rollinson PS, Al-Chalabi A, Rademakers R, Pickering-Brown S, Orrell RW, Nalls MA, Hardy J (2012) The chromosome 9 ALS and FTD locus is probably derived from a single founder. Neurobiol Aging 33:209.e3–209.e9. https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2011.08.005 CrossRef Mok K, Traynor BJ, Schymick J, Tienari PJ, Laaksovirta H, Peuralinna T, Myllykangas L, Chiò A, Shatunov A, Boeve BF, Boxer AL, DeJesus-Hernandez M, Mackenzie IR, Waite A, Williams N, Morris HR, Simón-Sánchez J, van Swieten JC, Heutink P, Restagno G, Mora G, Morrison KE, Shaw PJ, Rollinson PS, Al-Chalabi A, Rademakers R, Pickering-Brown S, Orrell RW, Nalls MA, Hardy J (2012) The chromosome 9 ALS and FTD locus is probably derived from a single founder. Neurobiol Aging 33:209.e3–209.e9. https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​neurobiolaging.​2011.​08.​005 CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Nordin A, Akimoto C, Wuolikainen A, Alstermark H, Jonsson P, Birve A, Marklund SL, Graffmo KS, Forsberg K, Brännström T, Andersen PM (2015) Extensive size variability of the GGGGCC expansion in C9orf72 in both neuronal and non-neuronal tissues in 18 patients with ALS or FTD. Hum Mol Genet 24:3133–3142. https://doi.org/10.1093/hmg/ddv064 CrossRefPubMed Nordin A, Akimoto C, Wuolikainen A, Alstermark H, Jonsson P, Birve A, Marklund SL, Graffmo KS, Forsberg K, Brännström T, Andersen PM (2015) Extensive size variability of the GGGGCC expansion in C9orf72 in both neuronal and non-neuronal tissues in 18 patients with ALS or FTD. Hum Mol Genet 24:3133–3142. https://​doi.​org/​10.​1093/​hmg/​ddv064 CrossRefPubMed
13.
Zurück zum Zitat Schönecker S, Neuhofer C, Otto M, Ludolph A, Kassubek J, Landwehrmeyer B, Anderl-Straub S, Semler E, Diehl-Schmid J, Prix C, Vollmar C, Fortea J, Deutsches FTLD-Konsortium, Huppertz H-J, Arzberger T, Edbauer D, Feddersen B, Dieterich M, Schroeter ML, Volk AE, Fließbach K, Schneider A, Kornhuber J, Maler M, Prudlo J, Jahn H, Boeckh-Behrens T, Danek A, Klopstock T, Levin J (2018) Atrophy in the thalamus but not cerebellum is specific for C9orf72 FTD and ALS patients—an atlas-based volumetric MRI study. Front Aging Neurosci 10:45. https://doi.org/10.3389/fnagi.2018.00045 CrossRefPubMedPubMedCentral Schönecker S, Neuhofer C, Otto M, Ludolph A, Kassubek J, Landwehrmeyer B, Anderl-Straub S, Semler E, Diehl-Schmid J, Prix C, Vollmar C, Fortea J, Deutsches FTLD-Konsortium, Huppertz H-J, Arzberger T, Edbauer D, Feddersen B, Dieterich M, Schroeter ML, Volk AE, Fließbach K, Schneider A, Kornhuber J, Maler M, Prudlo J, Jahn H, Boeckh-Behrens T, Danek A, Klopstock T, Levin J (2018) Atrophy in the thalamus but not cerebellum is specific for C9orf72 FTD and ALS patients—an atlas-based volumetric MRI study. Front Aging Neurosci 10:45. https://​doi.​org/​10.​3389/​fnagi.​2018.​00045 CrossRefPubMedPubMedCentral
14.
Zurück zum Zitat Xi Z, van Blitterswijk M, Zhang M, McGoldrick P, McLean JR, Yunusova Y, Knock E, Moreno D, Sato C, McKeever PM, Schneider R, Keith J, Petrescu N, Fraser P, Tartaglia MC, Baker MC, Graff-Radford NR, Boylan KB, Dickson DW, Mackenzie IR, Rademakers R, Robertson J, Zinman L, Rogaeva E (2015) Jump from pre-mutation to pathologic expansion in C9orf72. Am J Hum Genet 96:962–970. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2015.04.016 CrossRefPubMedPubMedCentral Xi Z, van Blitterswijk M, Zhang M, McGoldrick P, McLean JR, Yunusova Y, Knock E, Moreno D, Sato C, McKeever PM, Schneider R, Keith J, Petrescu N, Fraser P, Tartaglia MC, Baker MC, Graff-Radford NR, Boylan KB, Dickson DW, Mackenzie IR, Rademakers R, Robertson J, Zinman L, Rogaeva E (2015) Jump from pre-mutation to pathologic expansion in C9orf72. Am J Hum Genet 96:962–970. https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​ajhg.​2015.​04.​016 CrossRefPubMedPubMedCentral
Metadaten
Titel
An ALS case with 38 (G4C2)-repeats in the C9orf72 gene shows TDP-43 and sparse dipeptide repeat protein pathology
verfasst von
Lieselot Dedeene
Evelien Van Schoor
Valérie Race
Matthieu Moisse
Rik Vandenberghe
Koen Poesen
Philip Van Damme
Dietmar Rudolf Thal
Publikationsdatum
27.03.2019
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Acta Neuropathologica / Ausgabe 5/2019
Print ISSN: 0001-6322
Elektronische ISSN: 1432-0533
DOI
https://doi.org/10.1007/s00401-019-01996-z

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