Primer kardiyomiyopatiler, kalp kasında meydana gelen
bozukluklardan ortaya çıkan herhangi bir disfonksiyona sekonder gelişmeyen
ve büyük ölçüde genetik altyapısı bulunduğu düşünülen bir hastalık grubudur.
Kalp yetmezliğinin ve ani ölümün en önemli nedenlerinden birisi olmasına
rağmen, kalp transplantasyonu haricinde mevcut tedaviler,
kardiyomiyopatilerde semptomların hafifletilmesi üzerine kuruludur. Son
yıllarda genetik varyasyona yönelik tanı ve tedaviler göz önünde
bulundurulduğunda ise, mitokondriyal DNA (mtDNA) birçok araştırmanın
önemli bir konusu olmuştur. Mitokondriyal DNA üzerinde saptanan
varyantların bir kısmı enerji ihtiyacı yüksek kalp, beyin gibi organlardaki hem
yapısal hem de fonksiyonel sorunlarla ilişkilendirilmiştir. Dolayısıyla
kardiyomiyopatiye neden olduğu bilinen miyokard bazında meydana gelen
bozuklukların, çoğunlukla biyoenerjetik yolaklardaki mitokondriyal
etkileşimlerden kaynaklı olabileceği düşünülmektedir. Ancak bu yaklaşımla
yapılan sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Ayrıca çekirdek DNA’sından
(nDNA) eksprese olan mitokondriyal proteinlerin, mtDNA’dan direkt eksprese
olanlarla olan ilişkisi de son zamanlarda oldukça fazla odak haline
getirilmiştir.
Çalışmamız iki aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada 27 pediatrik
kardiyomiyopati hastasında, kardiyomiyopati üzerinde direkt etkisi olduğunu
veya hastalığın progresyonuna katkısı olduğunu düşündüğümüz
kardiyomiyopati ile ilişkilendirilmiş 19 gen (ACTA2, ACTC1, ACTN2, CALR3,
CAV1, CAV3, PRKAG2, SLC12A3, SLC19A2, SLC25A4, SLC22A5, SLC25A20,
SLC2A10, SLC2A11, SLC52A2, SLC6A2, TNNC1, TNNI3, TNNT2) yeni-nesil
sekanslama (NGS) yöntemi kullanılarak incelenmiştir. İkinci aşamada ise 27
pediatrik kardiyomiyopati ve 31 sağlıklı pediatrik bireyden oluşan kontrol
grubunun tüm mtDNA sekanslanması yine NGS yöntemiyle
gerçekleştirilmiştir. Totalde 58 bireyin mtDNA sekanslamasının yapıldığı
iv
çalışmamız, aynı zamanda etnik/bölgesel haplogrup varyasyonlarının
yorumlanması ile tüm mtDNA’nın sekanslanması ile birlikte Türkiye mtDNA
haplogrup veri haritasına bu denli katkıda bulunmayı amaçlayan ilk çalışma
olmuştur.
Çalışmamızın ilk kısmında, 5 hastada CAV3, TNNC1, TNNT2 ve
SLC22A5 genlerinde önemli veya önemli olduğu düşünülen varyantlar tespit
edilmiştir. Bunu takiben mtDNA analizleri kontrol grubuyla karşılaştırılarak
yapıldıktan sonra; saptanan mtDNA varyantlarının analizi neticesinde
toplamda birbirinden farklı 264 varyant arasından anlamlı olduğu düşünülen
41 adet; ikinci bir filtreleme sonrasında ise 20 varyant (%7,58) saptanmış ve
önemleri tartışılmıştır. Ayrıca sol ventriküler noncompaction
kardiyomiyopatisi olan bir olguda saptanan MT-RNR1 genindeki tek nükleotid
varyasyonu (SNV) olan m.684T>C ise bilgimiz dahilinde novel bir varyant
olarak tespit edilmiştir.
Karmaşık etyopatogenezi açısından kardiyomiyopati ve karmaşık
analizi olan mtDNA varyantları bu çalışmada birlikte değerlendirilmiştir. Bu
çalışma sonucunda kardiyomiyopati gibi mitokondriyal defektlere bağlı
geliştiği düşünülen hastalıkların nDNA’daki hedef genlerinde incelemesi
gerçekleştirildikten sonra, hastalıkların ana nedeni olmasa bile
ekspresyonunu ve penetransını değiştirebileceği yönündeki bilgilerden yola
çıkarak bu hastalarda mtDNA dizilemesini, etiyolojiyi açıklayabileceğini
düşündüğümüz nadir varyantlar saptadığımız için önermekteyiz. Ayrıca
istatistiksel anlamlılığı artırmak için daha büyük popülasyonlarda yapılan
çalışmalara ihtiyaç duyulduğu sonucuna varılmıştır. Böylece bölgemizdeki
mitokondriyal çeşitliliği daha iyi tanımlayarak ve biyoinformatik çalışmalarla
uygun veri tabanları hazırlayarak hastalıkların tanısı, tedavisi veya
önleyiciliği açısından yönlendirilmesine katkı sağlayabiliriz
Primary cardiomyopathies are a group of disease caused by defects in
myocardium and do not develop as secondary to another disfunction occur in
myocardium, which are thought hugely related to genetic fundamentals. Even
though cardiomyopathy is one of the leading causes of heart failure and
sudden cardiac death among the young all over the world, present therapeutic
approaches are used mostly to relieve the symptoms of the disease except
heart transplantation. Indeed, considering treatments regarding genetic
variations to offer a permanent solution, mitochondrial DNA (mtDNA) has
been one of the important subjects for recent researches. The variants detected
in mtDNA have been associated with both structural and functional
complications at organs with high energy demand such as heart and brain.
Defects in myocardium causing cardiomyopathy are thought to be derived from
mostly mitochondrial interactions with respect to bioenergetic pathways.
However, there is a limited number of researches on this subject. In addition,
researches recently have been focusing on the interaction of the mitochondrial
proteins expressed by both nuclear (nDNA) and mtDNA genes.
This study consists of two apporaches. In first part, our research was
started with the examination of 19 genes (ACTA2, ACTC1, ACTN2, CALR3,
CAV1, CAV3, PRKAG2, SLC12A3, SLC19A2, SLC25A4, SLC22A5, SLC25A20,
SLC2A10, SLC2A11, SLC52A2, SLC6A2, TNNC1, TNNI3, TNNT2) that are
thought to directly affect or contribute to the progression of cardiomyopathies
on 27 pediatric cases by next-generation sequencing (NGS). Next, whole
mtDNA of 27 patients was sequenced by NGS again to make a comparison
with a control group which is comprised of 31 individuals. In addition, this
study has been the first large scale attempt to contribute that much to
Turkey’s mtDNA ethnic/geographic-associated haplogroup variation thanks to
sequencing of fifty-eight person’s whole mtDNA.
vi
In the first part of the study, 4 single nucleotide-variations (SNVs) that
are thought to be important were detected in 5 patients. Subsequently, after
first mtDNA variant analysis in comparison with control group was performed,
41 different SNVs were detected out of 264, of which 20 (20/264; %7,58) are
thought to be meaningful after second filtering variants by in silico
evaluations. Moreover, we have identified a homoplasmic m.684T>C in MT RNR1 gene in one patient with left-ventricular noncompaction
cardiomyopathy.
Two issues, which are cardiomyopaties with its complex
etiopathogenesis and mtDNA variants with its difficult interpretation, were
evaluated together within this study. We, therefore, suggest that mtDNA
variants should be examined along with other target gene panels since
mitochondria could alter the expressivity and the penetrance of the nDNA
variations and accordingly as we detected such rare variants that could
enlighten the etiology even if its effects are not the first cause of the
mitochondrial suspected diseases. On the other hand, more studies conducted
on large sample sizes should be carried out to improve the significance of the
statistical tests. We, hereby, could contribute much more to decision making
processes with respect to diagnosis, treatment and preventive medicine by
defining local mitochondrial variations supported by bioinformatic analyses
