Phenotypical and molecular characterization of portuguese usher syndrome patients

Abstract

Introduction: Usher syndrome (USH) is a recessive inherited disease characterized by sensorineural hearing loss (HL), visual loss due to retinitis pigmentosa (RP) and, in some cases, vestibular dysfunction. This syndrome is the most common cause that affects those two major senses, vision and hearing and encompasses three clinical sub-types (USH1, USH2 and USH3) as well as some additional atypical forms. Usher type II is the most common clinical form, in all published series; since the USH2A gene is the most commonly mutated gene, our aim is to characterize from a molecular and phenotypical standpoint, a cohort of 48 portuguese Usher patients, determine if they carry mutations in USH2A gene and establish potential genotype-phenotype correlations. Methods: Forty eight affected individuals were characterized from a molecular standpoint, and those carrying USH2A underwent complete phenotypical ophthalmological examination including, fundus photography, fundus autofluorescence (FAF), full-field ERG, multifocal electrophysiology (MF ERG), and ENT assessment. Results: Disease-causing mutations in the USH2A gene were identified in 15 patients, of ten independent families. Consanguinity could be documented in 40% of families. Fourteen different USH2A mutations were detected (6 missense, 14 nonsense, 1 small rearrangement, 2 large gene rearrangements and 6 splice-site mutations), eight patients were homozygous and 7, either compound heterozygous or heterozygous. Mutations in the DFNB31 gene (USH2D) were also identified in heterozygosity in two siblings. Five novel mutations were identified: three intragenic deletions encompassing several exons c. 7121_9258del, USH2A exon 3-exon34 del, USH2A exon 39 – exon 47 del, a nonsense mutation, c.7932G>A, and a deep intronic homozygous mutation c.4988-19T>G, all of them showing potential to interfere with protein function. Concerning to ophthalmological phenotype, nyctalopia was consistently the presenting complaint in 100% of patients. Best Corrected Visual Acuity (BCVA) varied from 0.1 and 0.8, at the last evaluation. Fundus appearance was compatible with RP in all probands varying from isolated peripheral bone spicules, patchy retinal pigment epithelium (RPE) areas of atrophy, thin vessels and normal discs (20%), to pale discs, near confluent peripheral bone spicules, extensive atrophic RPE changes and thin vessels (47%) to typical RP with preserved macula (33%). The full field ERG disclosed, in the majority, an unrecordable response (87%) and two probands had a severely attenuated, yet recordable, response (13%). Multifocal ERG analysis showed decreased central peak (100% cohort cases lower than 100microV), and occasional drift of the peak of maximal response to an extrafoveal hexagone. FAF revealed that 77% presented a typical ring of hyperautofluorescence while the remainder disclosed patchy hypoautofluorescence. Conclusion: We characterized from both clinical and genetic standpoints, the first series of Portuguese patients with type II Usher syndrome. Molecular characterization is essencial to improve early diagnosis of USH and better understand the molecular pathomechanism so that is possible to develop treatment strategies to stop or revert the degenerative process of the retina, in a near future.

Introdução: A síndroma de Usher é uma condição com transmissão autossómica recessiva caracterizada por surdez neurossensorial, perda de visão por Retinopatia Pigmentar e, em alguns casos, disfunção vestibular. Esta síndroma é a causa mais comum da afeção destes dois sentidos, visão e audição, englobando três sub-tipos clínicos (USH1, USH2 e USH3) bem como formas atípicas adicionais. USH2 é o sub-tipo clinico mais comum, em todas as series publicadas; sendo USH2A o gene mais comummente mutado, o nosso objectivo é caracterizar de um ponto de vista molecular e fenotípico 48 portugueses com Síndrome de Usher, determinar se são portadores de mutações no gene USH2A e estabelecer potenciais correlações genótipo-fenótipo. Métodos: Quarenta e oito indivíduos com a síndroma da Usher foram caracterizados do ponto de vista molecular, submetendo-se os portadores de USH2A a um exame oftalmológico fenotípico completo, fundoscopia, auto-fluorescência da retina, eletrorretinograma full field, eletrorretinograma multifocal e avaliação otorrinolaringológica. Resultados: Mutações patológicas no gene USH2A foram identificadas em 15 pacientes, de 10 famílias não-relacionadas. Em 40% das famílias foi possível documentar consanguinidade. Detetaram-se 14 mutações diferentes no gene USH2A (6 missense, 14 nonsense, 1 pequeno rearranjo, 2 grandes rearranjos e 6 mutações de splicing; em 8 doentes as alterações genéticas eram homozigóticas e em 7, heterozigóticas compostas ou em heterozigotia. Foram igualmente identificadas mutações no gene DFNB31 em heterozigotia, em 2 irmãos. Foram identificadas cinco novas mutações: três delecções intragénicas envolvendo vários exões c. 7121_9258del, USH2A exon 3- exon 34 del, USH2A exon 39 – exon 47 del, uma mutação nonsense c.7932G>A, e uma mutação homozigótica deep intronic c.4988-19T>G, todas mostrando potencial interferência com a função proteica. No que diz respeito ao fenótipo oftalmológico, a nictalopia foi, de forma consistente, o sinal de apresentação em 100% dos doentes. A melhor acuidade visual corrigida variou entre 0.1 a 0.8, na última avaliação. Os aspetos fundoscópicos eram compatíveis com Retinopatia Pigmentar em todos os doentes, variando de espículas ósseas periféricas isoladas, áreas dispersas de atrofia do epitélio pigmentar da retina, vasos de calibre reduzido e disco óptico normal (20%), disco pálido, espículas ósseas confluentes periféricas, atrofia de áreas extensas do epitélio pigmentar da retina e redução importante do calibre vascular (47%) a um padrão típico de RP com preservação da mácula (33%). No ERG, a maioria dos doentes apresentou uma resposta indetetável (87%), com somente 2 doentes a revelar uma resposta profundamente atenuada mas detetável (13%). O MfERG evidenciou uma redução da amplitude do pico central (100% dos casos inferior a 100microV), e ocasionais picos de resposta maxima detetados fora do hexagono extra-foveal. A auto-fluorescência mostrou em 77% dos casos o típico anel de hiperautofluorescência macular enquanto nos restantes se observou um padrão mosqueado de hipoautofluorescência. Conclusão: Caracterizámos do ponto de vista clínico e genético, a primeira série de doentes portugueses com Síndroma de Usher tipo 2. A caracterização molecular é essencial para aprimorar o diagnóstico precoce desta síndroma e melhor conhecer os mecanismos patogénicos de forma a permitir o desenvolvimento de estratégias terapêuticas para frenar ou reverter este processo degenerativo da retina, num futuro próximo.