Information

10.5: Klassificering og påvisning af molekylære markører - Biologi

10.5: Klassificering og påvisning af molekylære markører - Biologi



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Uanset deres oprindelse kan molekylære markører klassificeres som polymorfier, der enten varierer i længden af ​​en DNA-sekvens eller kun varierer i identiteten af ​​nukleotider på en bestemt position på et kromosom (Figur (PageIndex{1})) . I begge tilfælde, fordi der findes to eller flere alternative versioner af DNA-sekvensen, kan vi behandle hver variant som en forskellig allel af et enkelt locus. Hver allel giver en anden molekylær fænotype. For eksempel polymorfier af SSR'er (korte sekvensgentagelser) kan skelnes baseret på længden af ​​PCR-produkter: en allel af et bestemt SSR-locus kan producere et 100bp-bånd, mens de samme primere, der bruges med en anden allel som en skabelon, kan producere et 120bp-bånd (figur ( PageIndex{2})). En anden type markør, kaldet en SNP (enkelt nukleotid polymorfi), er et eksempel på polymorfi, der varierer i nukleotid identitet, men ikke længde. SNP'er er de mest almindelige af alle molekylære markører, og genotyperne af tusindvis af SNP-loci kan bestemmes parallelt ved hjælp af nye, hybridiseringsbaserede instrumenter. Bemærk, at allelerne af de fleste molekylære markører er co-dominante, da det er muligt at skelne den molekylære fænotype af en heterozygot fra begge homozygote.

Mutationer, der ikke påvirker funktionen af ​​proteinsekvenser eller genekspression, vil sandsynligvis fortsætte i en population som polymorfier, da der ikke vil være nogen selektion hverken for eller imod dem (dvs. de er neutral). Bemærk, at selvom hastigheden af ​​spontan mutation i naturlige populationer er tilstrækkelig høj til at generere millioner af polymorfier, der akkumuleres over tusinder af generationer, er mutationshastigheden på den anden side tilstrækkelig lav til, at eksisterende polymorfier er stabile gennem de få generationer, vi undersøgelse i et typisk genetisk eksperiment.


Molekylær påvisning og genotypisk karakterisering af Toxoplasma gondii i vilde vandfugle i Jilin-provinsen, det nordøstlige Kina

Toxoplasma gondii kan inficere næsten varmblodede dyr, herunder mennesker. Begrænset information om T. gondii-infektion hos vilde vandfugle er tilgængelig i Kina. Denne undersøgelse blev udført for at bestemme prævalens og genotype T. gondii-infektion hos 11 vilde vandfuglearter i Jilin-provinsen, nordøstlige Kina. I alt 249 vilde vandfugle blev prøvet mellem april og juli 2013 fra Jilin-provinsen, og vævsprøverne blev indsamlet til påvisning af T. gondii ved en semi-nested PCR rettet mod B1-genet. De positive prøver blev genotypet ved 11 genetiske markører (SAG1, 5'- og 3'-SAG2, alternativ SAG2, SAG3, BTUB, GRA6, L358, PK1, c22-8, c29-2 og Apico) ved hjælp af multilocus polymerase kædereaktion -Restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) teknologi. Den samlede prævalens af T. gondii i de vilde vandfugle var 7,2 % (18/249, 95 % konfidensinterval [CI] 4,0-10,4), med den højeste prævalens (22,0 %, 95 % CI 10,5-33,5) i Anas formosa, efterfulgt af Anas platyrhynchos (20,0 %, 95 % CI 6,0-44,0), falkeret krikand (12,5 %, 95 % CI 0,0-35,4) og Fulica atra (4,0 %, 95 % CI 0,0-11,7). Af 18 positive prøver blev kun 2 prøver (TgWfjl1 og TgWfjl2) genotypebestemt fuldstændigt, og en genotype, nemlig ToxoDB #9, blev afsløret. Resultatet af denne undersøgelse har betydning for en bedre forståelse af den genetiske mangfoldighed af T. gondii i Kina. Dette er den første rapport om prævalens og genotypisk karakterisering af T. gondii i vilde vandfugle i det nordøstlige Kina.

Nøgleord: Genetisk karakterisering Nordøstlige Kina Toxoplasma gondii Vilde vandfugle.


Oversigt

For det andet viser omfattende eksperimentelle resultater i forbindelse med metagenomisk klassificering (ved anvendelse af de bakterielle/arkeale genomer af NCBI/RefSeq), at CLARKs klassificeringspræcision og følsomhed på slægts-/artsniveau er bedre eller tilsvarende end bedste tilstand -kunstværktøjer, og det er betydeligt hurtigere end nogen offentliggjorte metoder. CLARK kan i sin hurtigste tilstand klassificere korte sekvenser af et simuleret metagenom ("HiSeq", jf. "Simulerede datasæt" nedenfor), med en hastighed på 32 millioner aflæsninger i minuttet (en-trådet opgave), hvilket i hvert fald er 5 gange hurtigere end Kraken (som i sig selv er flere størrelsesordener hurtigere end Megablast eller andre standardværktøjer). Selvom det er hurtigere, opnår CLARK også ultrahøj præcision og kræver mindre hukommelsesplads på disken end Kraken eller NBC (se følgende tabel). Endelig viser analysen af ​​disse opgavers konfidensscore en gennemsnitlig konfidensscore på 0,998. Dette indebærer, at antallet af hits for topmålet i gennemsnit er ca 585 gange højere end den anden.

Fra følgende tabel kan vi sammenligne NBC og Kraken med CLARK baseret på deres nøjagtighed hastighed (dvs. antallet af korrekte aflæsninger produceret pr. tidsenhed, eller også hastighed x følsomhed). Bemærk, at CLARK udkonkurrerer de andre værktøjer og kan producere 2,4 mio korrekte aflæsninger i minuttet.

Opdatering: Vi har genkørt disse evalueringer med udgivelserne v0.10-5 og v0.10-6, og vi fandt ingen uoverensstemmelser med den oprindeligt brugte version.

(B) I Bioinformatics papiret (2016) brugte vi fjorten simulerede datasæt til at evaluere præcisionen og følsomheden af ​​CLARK-S. Vi oprettede seks syntetiske datasæt (se plottene genereret af Krona nedenfor for flere detaljer) indeholdende aflæsninger fra dominerende organismer fundet i munden (Buc12), byparker/medianer (CParMed48), tarm (Gut20), indendørs (Hou31 og Hou21) og jord (Soi50) miljøer. Et syvende datasæt (simBA-525) indeholdende aflæsninger tilfældigt udvalgt blandt 525 bakterie-/arkearter blev tilføjet. Disse datasæt er sammensat af korte syntetiske læsninger genereret ved hjælp af ART (Huang et al., 2012) med standardindstillinger.

Bemærk dog, at en kort læsning r dannet fra genomet gjeg kan også eksistere i et andet genom for den samme fejlrate eller antallet af mismatches. At ignorere muligheden for tvetydighed i læsningsklassificering vil sandsynligvis føre til ukorrekte konklusioner om præcision og følsomhed. For at udføre en upartisk evaluering oprettede vi yderligere datasæt (kaldet "utvetydige", se supplerende note 2 i CLARK-S papir for detaljer), hvor ingen aflæsning kan kortlægges til mere end én art med samme fejlrate eller antal uoverensstemmelser. I alt oprettede vi fjorten datasæt indeholdende aflæsninger af størrelse 100bp fra 647 arter.


Nutidige definitioner og klassificering af kardiomyopatierne

Klassifikationer af hjertemuskelsygdomme har vist sig at være yderst komplekse og i mange henseender modstridende. Faktisk er det præcise sprog, der bruges til at beskrive disse sygdomme, dybt vigtigt. En ny moderne og stringent klassificering af kardiomyopatier (med definitioner) foreslås her. Dette referencedokument giver en vigtig ramme og mål for klarhed til denne heterogene gruppe af sygdomme. Særligt bemærkelsesværdigt anerkender det nuværende klassifikationsskema den hurtige udvikling af molekylær genetik i kardiologi, såvel som introduktionen af ​​adskillige nyligt beskrevne sygdomme, og er unik ved, at den inkorporerer ionkanalopatier som en primær kardiomyopati.

Kardiomyopatier er en vigtig og heterogen gruppe af sygdomme. Bevidstheden om kardiomyopatier i både det offentlige og medicinske samfund er historisk set blevet svækket af vedvarende forvirring omkring definitioner og nomenklatur. Klassifikationsskemaer, som der har været mange af, 1-8, er potentielt nyttige til at tegne relationer og skel mellem komplekse sygdomstilstande med det formål at fremme større forståelse. Det præcise sprog, der bruges til at beskrive disse sygdomme, er faktisk dybt vigtigt.

Imidlertid er mange klassifikationer, der tilbydes i litteraturen og i lærebøger, til en vis grad modstridende i præsentationen. Den sidste formelle indsats for at udvikle en konsensus for en klassificering af kardiomyopatier var for 11 år siden (1995) i form af et meget kort dokument i regi af Verdenssundhedsorganisationen (WHO). 1 Med identifikation af adskillige nye sygdomsenheder i løbet af det sidste årti, dramatiske fremskridt i diagnosticering og præcis viden om årsagssammenhæng er nogle sygdomsdefinitioner blevet forældede og gør WHO-klassifikationen forældet i mange henseender. 1 Det seneste årti har været vidne til en hurtig udvikling af molekylær genetik i kardiologi 9-14 og fremkomsten af ​​ionkanalopatier som sygdomme, der er disponeret for potentielt dødelige ventrikulære takyarytmier, der er karakteriseret ved mutationer i ionkanalproteiner, der fører til dysfunktionelt natrium, kalium, calcium og andre ionkanaler.

Disse overvejelser giver mulighed for at udvikle en ny og stringent ramme og klassificering af kardiomyopatier. Derfor er det på tide at samle dette ekspertkonsensuspanel i regi af American Heart Association for at konstruere et tidssvarende referencedokument til klassificering af kardiomyopatier, der i vid udstrækning bygger på de seneste fremskridt i karakteriseringen af ​​sygdomme, der påvirker myokardiet, understøttet af tidligere offentliggjorte retningslinjer, der styrer klinisk praksis. 15-17 Denne nye klassifikationsordning giver en stor grad af klarhed til dette undersøgelsesområde og har til formål at lette interaktionen mellem de kliniske og forskningsmiljøer i vurderingen af ​​disse komplekse sygdomme. Selvom vi forventer, at denne klassificering vil træde i stedet for WHO-dokumentet, vil det foreslåede klassifikationssystem utvivlsomt i sig selv kræve revision i fremtiden, efterhånden som nye data fortsætter med at dukke op.

De nutidige definitioner af kardiomyopatier, der præsenteres her, er i overensstemmelse med den molekylære æra af hjertekarsygdomme og har direkte kliniske anvendelser og implikationer for hjertediagnose. Klassifikationen af ​​kardiomyopatier, der præsenteres heri, er dog ikke beregnet til at give præcise metoder eller strategier til klinisk diagnose. Klassificeringen af ​​kardiomyopatier repræsenterer snarere en videnskabelig præsentation, der tilbyder nye perspektiver til at hjælpe med at forstå denne komplekse og heterogene gruppe af sygdomme og grundlæggende sygdomsmekanismer.

Generelle betragtninger

Historisk kontekst

Begrebet hjertemuskelsygdomme har en bemærkelsesværdig og udviklende historie. I midten af ​​1850'erne var kronisk myocarditis den eneste anerkendte årsag til hjertemuskelsygdom. 2 I 1900 blev betegnelsen primær myokardiesygdom indført, og først i 1957 blev begrebet "kardiomyopati" brugt for første gang. I løbet af de efterfølgende 25 år blev en række definitioner for kardiomyopatier avanceret i overensstemmelse med en stigende bevidsthed og forståelse for disse sygdomme. Faktisk blev 3 kardiomyopatier i den oprindelige WHO-klassifikation fra 1980 kun defineret som "hjertemuskelsygdomme af ukendt årsag", hvilket afspejler en generel mangel på tilgængelig information om årsagssammenhæng og grundlæggende sygdomsmekanismer. I 1968 definerede WHO kardiomyopatier som "sygdomme af forskellig og ofte ukendt ætiologi, hvor det dominerende træk er kardiomegali og hjertesvigt." 2 Den opdaterede og seneste WHO-definition i 1995 1 var "myokardiesygdomme forbundet med hjertedysfunktion" og omfattede for første gang nyerkendt arytmogen højre ventrikulær kardiomyopati/dysplasi (ARVC/D) og primær restriktiv kardiomyopati.

Faldgruber

Klassifikationer for hjertemuskelsygdomme har vist sig at være overordentlig komplekse. Faktisk er der gennem årene blevet præsenteret en række systematiske klassifikationer, der er designet til læger og biomedicinske videnskabsmænd og baseret på en række præmisser, herunder oprindelse, anatomi, fysiologi, primære behandlinger, diagnosemetode, biopsihistopatologi og symptomatisk tilstand. . En uundgåelig begrænsning af enhver klassificering er imidlertid den betydelige overlapning, man støder på mellem kategorier, hvori sygdomme er blevet adskilt. Derfor, selvom formålet er en klassificering, der kan værdsættes af alle interesserede parter og discipliner, anerkendes det, at hver enkelt har mangler, og at ingen tidligere, nuværende eller fremtidig klassificering af kardiomyopatier sandsynligvis vil tilfredsstille alle brugeres formål.

Især den populære klassificering af "hypertrofiske-dilaterede-restriktive kardiomyopatier" har store begrænsninger og understreger de særlige vanskeligheder i denne henseende ved at blande anatomiske betegnelser (dvs. hypertrofisk og dilateret) med en funktionel (dvs. restriktiv). Derfor kan der opstå forvirring, fordi den samme sygdom kan optræde i 2 kategorier. Ydermere anerkender en sådan klassifikation ikke den heterogenitet af klinisk ekspression, der nu kan tilskrives mange af disse sygdomme. For eksempel er hypertrofisk kardiomyopati (HCM) og infiltrative og opbevaringskardiomyopatier karakteriseret ved ofte betydelig venstre ventrikel (LV) hypertrofi med øget vægtykkelse i fravær af ventrikulær dilatation, men de er også ofte forbundet med begrænsning til diastolisk fyldning. Viden om det genetiske grundlag for HCM og andre kardiomyopatier har ført til identifikation af nogle individer med en sygdomsfremkaldende genmutation, men uden tegn på LV-hypertrofi. Faktisk kan gen-baseret indsigt i patofysiologi definere mere subtile kliniske manifestationer end hypertrofi. Derudover har dilaterede former for kardiomyopati betydeligt øget hjertemasse (vægt) med myocytforstørrelse, hvilket tyder på hjertehypertrofi selv med absolutte LV-vægtykkelser, der er inden for normale grænser.

Desuden har nogle sygdomme ikke et ensartet statisk udtryk og kan udvikle sig, som en konsekvens af ombygning, fra en kategori til en anden i løbet af deres naturlige kliniske forløb, f.eks. kan HCM, amyloid og andre infiltrative tilstande udvikle sig fra en ikke-dilateret (ofte hyperdynamisk) tilstand med ventrikulær stivhed til en dilateret form med systolisk dysfunktion og svigt. Endelig, fordi kvantitative vurderinger af ventrikulær størrelse repræsenterer et kontinuum, og patienter kan variere meget i deres grad af dilatation (herunder ofte minimal hulrumsforstørrelse tidligt i en sygdomsproces), er det ofte vanskeligt at skelne stift fra dilaterede og ikke-dilaterede former for kardiomyopati. Denne tvetydighed kan også opstå med nogle sjældne eller nyligt identificerede hjertesygdomme hos unge patienter, for hvilke få kvantitative hjertedimensionelle data er tilgængelige. Faktisk, efterhånden som nye kardiomyopatier er blevet defineret (ofte ved genomik) og viden om patologiske sygdomsspektre har udviklet sig, er den udvidede-hypertrofisk-restriktive klassifikation blevet mindre holdbar og nyttig og bør sandsynligvis opgives.

Generelle ætiologiske klassifikationer af kardiomyopatier er også problematiske, da sygdomme med de samme (eller lignende) fænotyper kan rumme forskellige oprindelser og mekanismer. For eksempel er dilateret kardiomyopati (DCM) blevet rapporteret at have genetiske, infektiøse, autoimmune og toksiske årsager (og i nogle tilfælde forbliver "idiopatisk"), som alle fører til den endelige fælles vej for ventrikulær dilatation og systolisk dysfunktion. Alternativt er funktionelle (dvs. fysiologiske) klassifikationer, tilsyneladende mest nyttige for klinikere med relevans for behandlingsovervejelser, faktisk af begrænset værdi, fordi håndteringsstrategier er dynamiske og uundgåeligt udvikler sig for disse sygdomme.

Selvom panelet betragter den nuværende AHA-klassifikationsordning som det bedst tilgængelige "øjebliksbillede" på dette tidspunkt, er det formuleret for at forenkle terminologien og repræsentere et fleksibelt "levende dokument", der er modtageligt for ny information og fremtidig revision, især som kardiomyopatiernes molekylære biologi udvikler sig.

Definitioner og foreslået nutidig klassifikation (2006)

Definitioner

Ekspertkonsensuspanelet foreslår denne definition: Kardiomyopatier er en heterogen gruppe af sygdomme i myokardiet forbundet med mekanisk og/eller elektrisk dysfunktion, som sædvanligvis (men ikke uvægerligt) udviser uhensigtsmæssig ventrikulær hypertrofi eller dilatation og skyldes en række forskellige årsager, som ofte er genetiske. Kardiomyopatier er enten begrænset til hjertet eller er en del af generaliserede systemiske lidelser, der ofte fører til kardiovaskulær død eller progressiv hjertesvigt-relateret handicap.

Inden for denne brede definition er kardiomyopatier sædvanligvis forbundet med svigt af myokardiets ydeevne, som kan være mekanisk (f.eks. diastolisk eller systolisk dysfunktion) eller en primær elektrisk sygdom, der er tilbøjelig til livstruende arytmier. Faktisk er ionkanalopatierne (langt QT-syndrom [LQTS] og Brugada-syndrom blandt andre) primære elektriske sygdomme uden grove eller histopatologiske abnormiteter, hvor de funktionelle og strukturelle myokardieabnormiteter, der er ansvarlige for arytmogenese, er på det molekylære niveau i selve cellemembranen. Derfor kan den grundlæggende patologiske abnormitet i disse sygdomme ikke identificeres ved hverken konventionel ikke-invasiv billeddannelse eller myokardiebiopsi under livet eller endda ved obduktionsundersøgelse af væv. Ikke desto mindre mener panelet, at det er forsvarligt at inkludere ionkanalopatierne i den nuværende nutidige klassifikation af kardiomyopatier på baggrund af den videnskabeligt rimelige (men overvejende hypotetiske) påstand om, at ionkanalmutationer er ansvarlige for at ændre biofysiske egenskaber og proteinstruktur og derved skabe strukturelt unormale ionkanalgrænseflader og arkitektur.

Følgelig repræsenterer den genomiske og molekylære orientering af denne foreslåede kardiomyopati-klassificering en tydelig og væsentlig afvigelse fra tidligere bestræbelser. Det er baseret på det synspunkt, at forårsagende mutationer i gener, der koder for proteiner, der regulerer transporten af ​​ioner (såsom natrium, kalium og calcium) over cellemembranen i sidste ende er ansvarlige for en strukturel sygdomstilstand, der udløser primære livstruende ventrikulære takyarytmier.

Selvom den nuværende klassifikation i vid udstrækning er afhængig af moderne molekylærbiologi, under hensyntagen til cellulære niveauer af ekspression af kodede proteiner og underliggende genmutationer (og at mange kardiomyopatier nu vides at være familiære), er det sandsynligvis for tidligt og ikke tilrådeligt på nuværende tidspunkt at præferentielt formulere en klassifikation, der er helt afhængig af genomik. Den molekylære genetik af myokardiesygdom er endnu ikke fuldstændig udviklet, og mere komplekse genotype-fænotype-forhold vil fortsætte med at dukke op for disse sygdomme. For eksempel er flere sarkomeriske genmutationer nu kendt for at forårsage både DCM og HCM. Desuden er troponin I-mutationer blevet rapporteret at forårsage både HCM og en restriktiv form for kardiomyopati.

Det er også vigtigt at specificere de sygdomsenheder, der ikke er inkluderet som kardiomyopatier i den nuværende nutidige klassifikation. Disse omfatter patologiske myokardieprocesser og dysfunktion, der er en direkte konsekvens af andre kardiovaskulære abnormiteter, såsom dem, der opstår ved hjerteklapsygdom, systemisk hypertension, medfødt hjertesygdom og aterosklerotisk koronararteriesygdom, der producerer iskæmisk myokardieskade sekundært til svækkelse af koronar flow. Derfor er det almindeligt anvendte udtryk "iskæmisk kardiomyopati", der henviser til myokardieiskæmi og infarkt, ikke understøttet af dette panel, og det er heller ikke en del af det formelle klassifikationsskema. Følgende tilstande er heller ikke blevet betragtet som en del af denne kardiomyopatiklassifikation: metastatiske og primære intrakavitære eller intramyokardielige hjertetumorer, sygdomme, der påvirker endokardium med ringe eller ingen myokardieinvolvering, og den upræcist definerede enhed af hypertensivt HCM.

Klassifikation

Kardiomyopatier er opdelt i 2 hovedgrupper baseret på overvejende organinvolvering. Primær kardiomyopatier (genetiske, ikke-genetiske, erhvervede) er dem, der udelukkende eller overvejende er begrænset til hjertemusklen og er relativt få i antal (figur). Sekundær kardiomyopatier viser patologisk myokardieinvolvering som en del af et stort antal og forskellige generaliserede systemiske (multiorgan) lidelser (tabel). Disse systemiske sygdomme forbundet med sekundære former for kardiomyopatier er tidligere blevet omtalt som "specifikke kardiomyopatier" eller "specifikke hjertemuskelsygdomme" i tidligere klassifikationer, men denne nomenklatur er blevet opgivet her. Hyppigheden og graden af ​​sekundær myokardiepåvirkning varierer betydeligt blandt disse sygdomme, hvoraf nogle er yderst usædvanlige, og for hvilke beviserne for myokardiepatologi kan være sparsomme og kun rapporteret hos nogle få patienter. Fordi mange kardiomyopatier overvejende kan involvere hjertet, men ikke nødvendigvis er begrænset til dette organ, er nogle af skellene mellem primær og sekundær kardiomyopati nødvendigvis vilkårlige og afhænger uundgåeligt på bedømmelse af den kliniske betydning og konsekvenser af myokardieprocessen.

Sekundære kardiomyopatier

Primære kardiomyopatier, hvor de klinisk relevante sygdomsforløb udelukkende eller overvejende involverer myokardiet. Betingelserne er blevet adskilt i henhold til deres genetiske eller ikke-genetiske ætiologier. *Overvejende ikke-genetisk familiær sygdom med genetisk oprindelse er blevet rapporteret i et mindretal af tilfældene.

Derfor anbefaler panelet på baggrund af alle disse overvejelser, at kardiomyopatier mest effektivt kan klassificeres som primære: genetiske, blandede (genetiske og ikke-genetiske), erhvervede og sekundære.

Primære kardiomyopatier

Genetisk

Hypertrofisk kardiomyopati

HCM er en klinisk heterogen, men relativt almindelig autosomal dominant genetisk hjertesygdom (1:500 af den generelle befolkning for sygdomsfænotypen genkendt ved ekkokardiografi), som sandsynligvis er den hyppigst forekommende kardiomyopati. Data fra USA indikerer, at HCM er den mest almindelige årsag til pludselig hjertedød hos unge (inklusive trænede atleter) og er et vigtigt substrat for hjerteinsufficiens i alle aldre.

HCM er kendetegnet morfologisk og defineret ved en hypertrofieret, ikke-dilateret LV i fravær af en anden systemisk eller hjertesygdom, der er i stand til at frembringe omfanget af vægfortykkelse, som er tydelig (f.eks. systemisk hypertension, aortaklapstenose). Klinisk diagnose stilles sædvanligvis med 2-dimensionel ekkokardiografi (eller alternativt med hjertemagnetisk resonansbilleddannelse) ved påvisning af ellers uforklaret LV-vægsfortykkelse, sædvanligvis i nærværelse af et lille LV-hulrum, efter mistanke er rejst af den kliniske profil eller som en del af familiescreening.

Når LV-vægtykkelsen er mild, kan der opstå differentialdiagnose med fysiologisk atlets hjerte. Desuden udtrykker individer, der har en genetisk defekt for HCM, ikke nødvendigvis kliniske markører for deres sygdom, såsom LV-hypertrofi på ekkokardiogram, EKG-abnormiteter eller symptomer på alle tidspunkter i løbet af livet, og EKG-ændringer kan gå forud for forekomsten af ​​hypertrofi. Faktisk er praktisk talt enhver LV-vægtykkelse, selv når den er inden for normale grænser, i overensstemmelse med tilstedeværelsen af ​​et HCM-forårsagende mutantgen, og diagnose kan stilles ved laboratorie-DNA-analyse. Endvidere kan genkendelse af LV-hypertrofi være aldersrelateret med dets oprindelige udseende forsinket et godt stykke ind i voksenalderen (morfologisk konvertering hos voksne). De fleste HCM-patienter har tilbøjelighed til at udvikle dynamisk obstruktion af LV-udstrømning under hvilende eller fysiologisk provokerende forhold, frembragt af systolisk anterior bevægelse af mitralklappen med ventrikulær septalkontakt.

HCM er forårsaget af en række mutationer, der koder for kontraktile proteiner i hjertesarcomeren. I øjeblikket er 11 mutante gener forbundet med HCM, oftest β-myosin tung kæde (den først identificerede) og myosin-bindende protein C. De andre 9 gener ser ud til at tegne sig for langt færre tilfælde af HCM og inkluderer troponin T og I, regulatorisk og essentielle myosin lette kæder, titin, α-tropomyosin, α-actin, α-myosin tung kæde og muskel LIM protein. Denne genetiske mangfoldighed er sammensat af betydelig intragen heterogenitet, med >400 individuelle mutationer nu identificeret. Disse er oftest missense-mutationer, men inkluderer insertioner, deletioner og splejsnings- (split-site) mutationer, der koder for trunkerede sarkomere proteiner. Den karakteristiske mangfoldighed af HCM-fænotypen kan tilskrives de sygdomsfremkaldende mutationer og sandsynligvis påvirkningen af ​​modificerende gener og miljøfaktorer.

Derudover er ikke-sarkomeriske proteinmutationer i 2 gener involveret i hjertemetabolisme for nylig blevet rapporteret at være ansvarlige for primære hjerteglykogenoplagringssygdomme hos ældre børn og voksne med en klinisk præsentation, der efterligner (eller ikke kan skelnes fra) den af ​​sarkomerisk HCM. En af disse tilstande involverer genet, der koder for den y-2-regulatoriske underenhed af den AMP-aktiverede proteinkinase (PRKAG2), forbundet med variable grader af LV-hypertrofi og ventrikulær præexcitation. Den anden involverer genet, der koder for lysosom-associeret membranprotein 2 (LAMP-2), hvilket resulterer i Danon-type opbevaringssygdom. Kliniske manifestationer er stort set begrænset til hjertet, normalt med massive grader af LV hypertrofi og ventrikulær præexcitation. Disse lidelser er nu en del af en undergruppe af tidligere beskrevne infiltrative former for LV hypertrofi såsom Pompes sygdom, en glykogenoplagringssygdom forårsaget af α-1,4 glycosidase (syre maltasemangel) hos spædbørn og Fabrys sygdom, en X-bundet recessiv forstyrrelse af glycosphingolipidmetabolisme forårsaget af en mangel på det lysosomale enzym α-galactosidase A, hvilket resulterer i intracellulær akkumulering af glycosphingolipider. Der er utvivlsomt mange andre mutationer, der forårsager hjertehypertrofi ved at forstyrre sarcomere, metaboliske og andre gener, der mangler at blive identificeret.

En række andre sygdomme forbundet med LV-hypertrofi involverer fremtrædende fortykkelse af LV-væggen, der for det meste forekommer hos spædbørn og børn ≤4 år, som kan ligne eller efterligne typisk HCM forårsaget af sarkomerproteinmutationer. Disse kardiomyopatier omfatter sekundære former såsom Noonan syndrom, en autosomal dominant kardiofacial tilstand forbundet med en række hjertedefekter (oftest dysplastisk lungeklapstenose og atrial septumdefekt) som følge af mutationer i PTPN11, et gen, der koder for non-receptorproteinet tyrosin phoSHP -2 gener. På nuværende tidspunkt er årsagerne til de fleste tilfælde af pædiatriske kardiomyopatier ukendte.

Andre sygdomme i denne kategori er mitokondrielle myopatier som følge af mutationer, der koder for mitokondrielt DNA (inklusive Kearns-Sayre syndrom) eller mitokondrielle proteiner forbundet med ATP elektrontransportkæde enzymdefekter, der ændrer mitokondriel morfologi. Også inkluderet i disse overvejelser er metaboliske myopatier, der repræsenterer ATP-produktions- og udnyttelsesdefekter, der involverer abnormiteter af fedtsyreoxidation (acyl CoA-dehydrogenase-mangel) og carnitin-mangel, samt infiltrative myopatier, dvs. glykogenoplagringssygdomme (type II autosomal recessiv Pompes sygdom), Hunters og Hurlers sygdomme og den forbigående og ikke-familiære kardiomyopati som en del af generaliseret organomegali, genkendt hos spædbørn af insulinafhængige diabetiske mødre. Hos ældre patienter er en række systemiske sygdomme blevet forbundet med hypertrofiske former for kardiomyopati, disse omfatter Friedreichs ataksi, fæokromocytom, neurofibromatose, lentiginose og tuberøs sklerose.

Arytmogen højre ventrikulær kardiomyopati/dysplasi

ARVC/D er en ualmindelig form for arvelig hjertemuskelsygdom (estimeret 1:5000) med en relativt ny beskrivelse (≈20 år siden). ARVC/D involverer overvejende højre ventrikel med progressivt tab af myocytter og udskiftning af fedt- eller fibrofedtvæv, hvilket resulterer i regionale (segmentelle) eller globale abnormiteter. Selvom det ofte er forbundet med myocarditis (enterovirus eller adenovirus i nogle tilfælde), betragtes ARVC/D ikke som en primær inflammatorisk kardiomyopati. Derudover rapporteres tegn på LV involvering med fibrofedtsubstitution, kammerforstørrelse og myocarditis hos op til 75 % af patienterne.

ARVC/D har et bredt klinisk spektrum, som normalt viser sig klinisk med ventrikulære takyarytmier (f.eks. monomorf ventrikulær takykardi). En anerkendt årsag til pludselig hjertedød hos unge, det betragtes også som den mest almindelige årsag til pludselig død hos konkurrerende atleter i Italien. Ikke-invasiv klinisk diagnose kan være forvirrende uden en let opnåelig enkelt test eller konstatering, der er definitivt diagnostisk, og generelt kræver en integreret vurdering af elektriske, funktionelle og anatomiske abnormiteter. Diagnose kræver ofte et højt mistankeindeks, ofte udløst af præsentation med arytmier, synkope eller hjertestop, såvel som global eller segmentel kammerdilatation eller abnormiteter i vægbevægelser.

Ikke-invasive tests, der bruges til at diagnosticere ARVC/D, omfatter ud over personlig og familiehistorie 12-aflednings-EKG, ekkokardiografi, højre ventrikulær angiografi, hjertemagnetisk resonansbilleddannelse og computertomografi. Endomyokardiebiopsi fra højre ventrikelfri væg er en følsom diagnostisk markør, når fibrofedtinfiltration er forbundet med overlevende strenge af myocytter. EKG'er viser oftest unormal repolarisering med T-bølge-inversion i afledninger V1 gennem V3 og lille amplitudepotentialer i slutningen af ​​QRS-komplekset (epsilon-bølge) Brugada syndrom-lignende højre bundt-grenblok og højre prækordial ST-segment elevation ledsaget af polymorf ventrikulær takykardi er også blevet rapporteret i en lille subpopulation af ARVC/D patienter .

I de fleste tilfælde viser ARVC/D autosomal dominant nedarvning, dog ofte med ufuldstændig penetrans. Autosomal dominant ARVC/D er blevet kortlagt til 8 kromosomale loci, med mutationer identificeret hidtil i 4 gener: hjerteryanodinreceptoren RyR2, som også er ansvarlig for familiær katekolaminerg polymorf ventrikulær takykardi (CPVT) desmoplakinsekvenser, altererende plakophillin-2-regulator og af det transformerende vækstfaktor-β-gen, som har en rolle ved inflammation. To recessive former er blevet beskrevet i forbindelse med palmoplantar keratoderma og uldent hår (Naxos sygdom) og med Carvajal syndrom, forårsaget af mutationer i henholdsvis junctional plakoglobin og desmoplakin. Selvom funktionen af ​​desmosomale proteiner til at forankre mellemfilamenter til desmosomer implicerer ARVC/D som en primær strukturel abnormitet, er der også en forbindelse til ionkanaldysfunktion.

LV Ikke-komprimering

Noncompaction of ventricular myocardium is a recently recognized congenital cardiomyopathy characterized by a distinctive (“spongy”) morphological appearance of the LV myocardium. Noncompaction involves predominantly the distal (apical) portion of the LV chamber with deep intertrabecular recesses (sinusoids) in communication with the ventricular cavity, resulting from an arrest in the normal embryogenesis. LV noncompaction (LVNC) may be an isolated finding or may be associated with other congenital heart anomalies such as complex cyanotic congenital heart disease.

Diagnosis is made with 2-dimensional echocardiography, cardiac magnetic resonance imaging, or LV angiography. The natural history of LVNC is largely unresolved but includes LV systolic dysfunction and heart failure (and some cases of heart transplantation), thromboemboli, arrhythmias, sudden death, and diverse forms of remodeling. Both familial and nonfamilial cases have been described. In the isolated form of LVNC, ZASP (Z-line) and mitochondrial mutations and X-linked inheritance resulting from mutations in the G4.5 gene encoding tafazzin (including association with Barth syndrome in neonates) have been reported. Noncompaction associated with congenital heart disease has been shown to result from mutations in the α-dystrobrevin gene and transcription factor NKX2.5.

Conduction System Disease

Lenegre disease, also known as progressive cardiac conduction defect, is characterized by primary progressive development of cardiac conduction defects in the His-Purkinje system, leading to widening of the QRS complex, long pauses, and bradycardia that may trigger syncope. Sick sinus syndrome is phenotypically similar to progressive cardiac conduction defect. Familial occurrence of both syndromes has been reported with an autosomal dominant pattern of inheritance. An ion channelopathy, in the form of SCN5A mutations, is thought to contribute to these conduction system defects. Wolff-Parkinson-White syndrome is familial in some cases, but information about the genetic causes is unavailable.

Ion Channelopathies

There is a growing list of uncommon inherited and congenital arrhythmia disorders caused by mutations in genes encoding defective ionic channel proteins, governing cell membrane transit of sodium and potassium ions. These ion channel disorders include LQTS, short-QT syndrome (SQTS), Brugada syndrome, and CPVT. Nocturnal sudden unexplained death syndrome in young Southeast Asian males and Brugada syndrome are based on similar clinical and genetic profiles. A small proportion (5% to 10%) of sudden infant deaths also may be linked to ion channelopathies, including LQTS, SQTS, and Brugada syndrome. Clinical diagnosis of the ion channelopathies often can be made by identification of the disease phenotype on standard 12-lead ECG. Some of these cases had previously been classified as idiopathic ventricular fibrillation, a description that persists for a syndrome in which mechanistic understanding is lacking.

Long-QT Syndrome

This condition, probably the most common of the ion channelopathies, is characterized by prolongation of ventricular repolarization and QT interval (corrected for heart rate) on the standard 12-lead ECG, a specific form of polymorphic ventricular tachycardia (torsade des pointes), and a risk for syncope and sudden cardiac death. Phenotypic expression (on the ECG) varies considerably, and ≈25% to 50% of affected family members may show borderline or even normal QT intervals.

Two patterns of inheritance have been described in LQTS: a rare autosomal recessive disease associated with deafness (Jervell and Lange-Nielsen syndrome), which is caused by 2 genes that encode for the slowly activating delayed rectifier potassium channel (KCNQ1 and KCNE1 [minK]), and the much more common autosomal dominant disease unassociated with deafness (Romano-Ward syndrome), which is caused by mutations in 8 different genes. These include KCNQ1 (KvLQT1, LQT1), KCNH2 (HERG, LQT2), SCN5A (Na1.5, LQT3), ANKB (LQT4), KCNE1 (minK, LQT5), KCNE2 (MiRP1, LQT6), KCNJ2 (Kir2.1, LQT7, Andersen’s syndrome), and CACNA1C (Ca1.2, LQT8, Timothy syndrome). Of the 8 genes, 6 encode for cardiac potassium channels, 1 for the sodium channel (SCN5A, LQT3), and 1 for the protein ankyrin, which is involved in anchoring ion channels to the cellular membrane (ANKB).

Brugada Syndrome

The Brugada syndrome is a relatively new clinical entity associated with sudden cardiac death in young people. First described in 1992, the syndrome is identified by a distinctive ECG pattern consisting of right bundle-branch block and coved ST-segment elevation in the anterior precordial leads (V1 gennem V3). The characteristic ECG pattern is often concealed and may be unmasked with the administration of sodium channel blockers, including ajmaline, flecainide, procainamide, and pilsicainide. Familial autosomal dominant and sporadic forms have been linked to mutations in an α-subunit of the cardiac sodium channel gene SCN5A (the same gene responsible for LQT3) in 20% of patients. Another locus has been reported on the short arm of chromosome 3, but no gene has been identified.

Sudden unexplained nocturnal death syndrome, found predominantly in young Southeast Asian males (ie, those from Thailand, Japan, the Philippines, and Cambodia), is a disorder causing sudden death during sleep as a result of ventricular tachycardia/fibrillation. Some cases of sudden unexplained nocturnal death syndrome resulting from SCN5A gene mutations and Brugada syndrome have been shown to be phenotypically, genetically, and functionally the same disorder.

Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia

CPVT, a disease first described by Coumel and coworkers in 1978, is characterized by syncope, sudden death, polymorphic ventricular tachycardia triggered by vigorous physical exertion or acute emotion (usually in children and adolescents), a normal resting ECG, and the absence of structural cardiac disease. Family history of 1 or multiple sudden cardiac deaths is evident in 30% of cases. The resting ECG is unremarkable, except for sinus bradycardia and prominent U waves in some patients. The most typical arrhythmia of CPVT is bidirectional ventricular tachycardia presenting with an alternating QRS axis. The autosomal dominant form of the disease has been linked to the RyR2 gene encoding for the cardiac ryanodine receptor, a large protein that forms the calcium release channel in the sarcoplasmic reticulum that is essential for regulation of excitation–contraction coupling and intracellular calcium levels. An autosomal recessive form has been linked to CASQ2, a gene that encodes for calsequestrin, a protein that serves as a major calcium-binding protein in the terminal cisternae of the sarcoplasmic reticulum. Calsequestrin is bound to the ryanodine receptor and participates in the control of excitation–contraction coupling.

Short-QT Syndrome

First described in 2000, the SQTS is characterized by a short QT interval (<330 ms) on an ECG and a high incidence of sudden cardiac death resulting from ventricular tachycardia/fibrillation. Another distinctive ECG feature of SQTS is the appearance of tall peaked T waves similar to those encountered with hyperkalemia. The syndrome has been linked to gain-of-function mutations in KCNH2 (HERG, SQT1), KCNQ1 (KvLQT1, SQT2), and KCNJ2 (Kir2.1, SQT3), causing an increase in the intensity of jegKr, jegks, og jegkl, henholdsvis.

Idiopathic Ventricular Fibrillation

A subgroup of patients with sudden death appears in the literature with the designation of idiopathic ventricular fibrillation. However, it is likely that idiopathic ventricular fibrillation is not an independent disease entity but rather a conglomeration of conditions with normal gross and microscopic findings in which arrhythmic risk undoubtedly derives from molecular abnormalities, most likely ion channel mutations. At present, insufficient data are available to permit the classification of idiopathic ventricular fibrillation as a distinct cardiomyopathy.

Mixed (Genetic and Nongenetic)

Dilated Cardiomyopathy

Dilated forms of cardiomyopathy are characterized by ventricular chamber enlargement and systolic dysfunction with normal LV wall thickness usually diagnosis is made with 2-dimensional echocardiography. DCM leads to progressive heart failure and a decline in LV contractile function, ventricular and supraventricular arrhythmias, conduction system abnormalities, thromboembolism, and sudden or heart failure–related death. Indeed, DCM is a common and largely irreversible form of heart muscle disease with an estimated prevalence of 1:2500 it is the third most common cause of heart failure and the most frequent cause of heart transplantation. DCM may manifest clinically at a wide range of ages (most commonly in the third or fourth decade but also in young children) and usually is identified when associated with severe limiting symptoms and disability. In family screening studies with echocardiography, asymptomatic or mildly symptomatic relatives may be identified.

The DCM phenotype with sporadic occurrence may derive from a particularly broad range of primary (and secondary) causes, including the following: infectious agents, particularly viruses, often producing myocarditis (coxsackievirus, adenovirus, parvovirus, HIV) bacterial fungal rickettsial myobacterial and parasitic (eg, Chagas disease resulting from Trypanosoma cruzi infection). Other causes include toxins chronic excessive consumption of alcohol chemotherapeutic agents (anthracyclines such as doxorubicin and daunorubicin) metals and other compounds (cobalt, lead, mercury, and arsenic) autoimmune and systemic disorders (including collagen vascular disorders) pheochromocytoma neuromuscular disorders such as Duchenne/Becker and Emery-Dreifuss muscular dystrophies and mitochondrial, metabolic, endocrine, and nutritional disorders (eg, carnitine, selenium deficiencies).

About 20% to 35% of DCM cases have been reported as familial, although with incomplete and age-dependent penetrance, and linked to a diverse group of >20 loci and genes. Although genetically heterogeneous, the predominant mode of inheritance for DCM is autosomal dominant, with X-linked autosomal recessive and mitochondrial inheritance less frequent. Several of the mutant genes linked to autosomal dominant DCM encode the same contractile sarcomeric proteins that are responsible for HCM, including α-cardiac actin α-tropomyosin cardiac troponin T, I, and C β- and α-myosin heavy chain and myosin binding protein C. Z-disc protein-encoding genes, including muscle LIM protein, α-actinin-2, ZASP, and titin, also have been identified.

DCM is also caused by a number of mutations in other genes encoding cytoskeletal/sarcolemmal, nuclear envelope, sarcomere, and transcriptional coactivator proteins. The most common of these probably is the lamin A/C gene, also associated with conduction system disease, which encodes a nuclear envelope intermediate filament protein. Mutations in this gene also cause Emery-Dreifuss muscular dystrophy. The X-linked gene responsible for Emery-Dreifuss muscular dystrophy, emerin (another nuclear lamin protein), also causes similar clinical features. Other DCM genes of this type include desmin, caveolin, and α- and β-sarcoglycan, as well as the mitochondrial respiratory chain gene. X-linked DCM is caused by the Duchenne muscular dystrophy (dystrophin) gene, whereas G 4.5 (tafazzin), a mitochondrial protein of unknown function, causes Barth syndrome, which is an X-linked cardioskeletal myopathy in infants.

Primary Restrictive Nonhypertrophied Cardiomyopathy

Primary restrictive cardiomyopathy as defined here is a rare form of heart muscle disease and a cause of heart failure that is characterized by normal or decreased volume of both ventricles associated with biatrial enlargement, normal LV wall thickness and AV valves, impaired ventricular filling with restrictive physiology, and normal (or near normal) systolic function. Both sporadic and familial forms have been described, and in 1 family, a troponin I mutation was responsible for both restrictive cardiomyopathy and HCM.

Erhvervet

Myocarditis (Inflammatory Cardiomyopathy)

Myocarditis is an acute or a chronic inflammatory process affecting the myocardium produced by a wide variety of toxins and drugs (eg, cocaine, interleukin 2) or infectious agents, most commonly including viral (eg, coxsackievirus, adenovirus, parvovirus, HIV), bacterial (eg, diphtheria, meningococcus, psittacosis, streptococcus), rickettsial (eg, typhus, Rocky Mountain spotted fever), fungal (eg, aspergillosis, candidiasis), and parasitic (Chagas disease, toxoplasmosis), as well as Whipple disease (intestinal lipodystrophy), giant cell myocarditis, and hypersensitivity reactions to drugs such as antibiotics, sulfonamides, anticonvulsants, and antiinflammatories. Endocardial fibroelastosis is a dilated cardiomyopathy in infants and children that is a consequence of viral myocarditis in utero (mumps).

Myocarditis typically evolves through active, healing, and healed stages—characterized progressively by inflammatory cell infiltrates leading to interstitial edema and focal myocyte necrosis and ultimately replacement fibrosis. These pathological processes create an electrically unstable substrate predisposing to the development of ventricular tachyarrhythmias. In some instances, an episode of viral myocarditis (frequently subclinical) can trigger an autoimmune reaction that causes immunologic damage to the myocardium or cytoskeletal disruption, culminating in DCM with LV dysfunction. Evidence for the evolution of myocarditis to DCM comes from several sources, including animal models, the finding of inflammatory infiltrates and persistence of viral RNA in endomyocardial biopsies from patients with DCM, and the natural history of patients with selected conditions such as Chagas disease. The list of agents responsible for inflammatory myocarditis overlaps with that of the infectious origin of DCM, thereby underscoring the potential interrelationship between the 2 conditions.

Myocarditis can be diagnosed by established histopathological, histochemical, or molecular criteria, but it is challenging to identify clinically. Suspicion may be raised by chest pain, exertional dyspnea, fatigue, syncope, palpitations, ventricular tachyarrhythmias, and conduction abnormalities or by acute congestive heart failure or cardiogenic shock associated with LV dilatation and/or segmental wall motion abnormalities and ST-T changes on ECG. When myocarditis is suspected from the clinical profile, an endomyocardial biopsy may resolve an otherwise ambiguous situation by virtue of diagnostic inflammatory (leukocyte) infiltrate and necrosis (ie, the Dallas criteria) but also is limited by insensitivity and false-negative histological results. The diagnostic yield of myocardial biopsies can be enhanced substantially by molecular analysis with DNA-RNA extraction and polymerase chain reaction amplification of the viral genome. In addition to the inflammatory process, viral genome-encoded proteases appear to disrupt the cytoskeletal-sarcomeric linkages of cardiomyocytes.

Stress (“Tako-Tsubo”) Cardiomyopathy

Stress cardiomyopathy, first reported in Japan as “tako-tsubo,” is a recently described clinical entity characterized by acute but rapidly reversible LV systolic dysfunction in the absence of atherosclerotic coronary artery disease, triggered by profound psychological stress. 18 This distinctive form of ventricular stunning typically affects older women and preferentially involves the distal portion of the LV chamber (“apical ballooning”), with the basal LV hypercontractile. Although presentation often mimics ST-segment–elevation myocardial infarction, outcome is favorable with appropriate medical therapy.

Andre

Peripartum (postpartum) cardiomyopathy is a rare and dilated form associated with LV systolic dysfunction and heart failure of unknown cause that manifests clinically in the third trimester of pregnancy or the first 5 months postpartum and requires a high index of suspicion for diagnosis. It is regarded as a clinical entity distinct from preexisting cardiomyopathies that may be adversely affected by the stress of pregnancy. Peripartum cardiomyopathy most frequently occurs in obese, multiparous women >30 years of age with preeclampsia. This unusual cardiomyopathy is associated with complete or nearly complete recovery within 6 months in ≈50% of cases but may result in progressive clinical deterioration, heart failure, death, or transplantation.

An underrecognized and reversible dilated cardiomyopathy with LV contractile dysfunction occurs secondary to prolonged periods of supraventricular or ventricular tachycardia. Systolic function normalizes without residual impairment on cessation of the tachycardia. Dilated cardiomyopathy associated with excessive alcohol consumption is also potentially reversible on cessation of alcohol intake.

Secondary Cardiomyopathies

The most important secondary cardiomyopathies are provided in the Table. This list, however, is not intended to represent an exhaustive and complete tabulation of the vast number of systemic conditions reported to involve the myocardium. Rather, it is limited to the most common of these diseases most consistently associated with a cardiomyopathy.

The American Heart Association makes every effort to avoid any actual or potential conflicts of interest that may arise as a result of an outside relationship or a personal, professional, or business interest of a member of the writing panel. Specifikt er alle medlemmer af skrivegruppen forpligtet til at udfylde og indsende et oplysningsspørgeskema, der viser alle sådanne forhold, der kan opfattes som reelle eller potentielle interessekonflikter.

This statement was approved by the American Heart Association Science Advisory and Coordinating Committee on February 1, 2006. A single reprint is available by calling 800-242-8721 (US only) or writing the American Heart Association, Public Information, 7272 Greenville Ave, Dallas, TX 75231-4596. Ask for reprint No. 71-0358. To purchase additional reprints: up to 999 copies, call 800-611-6083 (US only) or fax 413-665-2671 1000 or more copies, call 410-528-4121, fax 410-528-4264, or e-mail [email protected] To make photocopies for personal or educational use, call the Copyright Clearance Center, 978-750-8400.


Background & Aims

Colorectal cancer (CRC) is a heterogeneous disease with different mechanisms of pathogenesis. Classification systems have been proposed based on molecular features of tumors, but none are used in clinical practice. We performed a systematic review of studies on the associations between molecular classifications of CRC and patient survival.

Metoder

We searched the PubMed, Embase, Cochrane, and Web of Science databases for combinations of terms related to CRC, molecular markers, subtype classifications, and survival (overall survival, disease-specific survival, disease-free survival). We included only studies that used at least 3 molecular markers to classify tumors and provided an estimate of survival associated with each subtype. Data extraction and quality assessment were performed independently by 2 reviewers.

Resultater

We identified 6 studies that fulfilled the inclusion criteria. In these studies, molecular subtypes were assigned based on pathways associated with tumor development or findings from gene expression clustering analyses. Most studies proposed classification systems with 5 subtypes, including information on microsatellite instability, mutations in BRAF, and mutations in KRAS. None of the studies included TNM stage in their classification system. Three classification systems used similar definitions. Only 3 studies provided internal or external validation of the proposed classification schemes. Tumors with microsatellite stability and mutations in KRAS or BRAF were associated with decreased survival times, compared with tumors with microsatellite stability and no mutations.

Konklusioner

In a systematic review of studies of molecular classifications of CRC and patient survival, we found that most subtypes were not significantly or not differentially associated with survival. None of the systems integrated TNM staging. Further research and validation are needed to develop molecular subtype classification systems for clinical practice.


Overview of molecular typing methods for outbreak detection and epidemiological surveillance

Typing methods for discriminating different bacterial isolates of the same species are essential epidemiological tools in infection prevention and control. Traditional typing systems based on phenotypes, such as serotype, biotype, phage-type, or antibiogram, have been used for many years. However, more recent methods that examine the relatedness of isolates at a molecular level have revolutionised our ability to differentiate among bacterial types and subtypes. Importantly, the development of molecular methods has provided new tools for enhanced surveillance and outbreak detection. This has resulted in better implementation of rational infection control programmes and efficient allocation of resources across Europe. The emergence of benchtop sequencers using next generation sequencing technology makes bacterial whole genome sequencing (WGS) feasible even in small research and clinical laboratories. WGS has already been used for the characterisation of bacterial isolates in several large outbreaks in Europe and, in the near future, is likely to replace currently used typing methodologies due to its ultimate resolution. However, WGS is still too laborious and time-consuming to obtain useful data in routine surveillance. Also, a largely unresolved question is how genome sequences must be examined for epidemiological characterisation. In the coming years, the lessons learnt from currently used molecular methods will allow us to condense the WGS data into epidemiologically useful information. On this basis, we have reviewed current and new molecular typing methods for outbreak detection and epidemiological surveillance of bacterial pathogens in clinical practice, aiming to give an overview of their specific advantages and disadvantages.


Detection and classification of differential translation-efficiency genes with DTEG.R

Citation: Chothani, S., Adami, E., Ouyang, J. F., Viswanathan, S., Hubner, N., Cook, S. A., Schafer, S., & Rackham, O. J. L. (2019). deltaTE: Detection of translationally regulated genes by integrative analysis of Ribo-seq and RNA-seq data. Current Protocols in Molecular Biology, 129, e108. doi.org/10.1002/cpmb.108

Preparing input files
Calculating differentially-TE genes (DTEGs) requires the count matrices for both Ribo-seq and RNA-seq. These should be the raw counts obtained from feature counts (or any other read counting software), they should not be normalized or batch corrected. Each row should represent a gene and each column represents a sample. The matrix should have a header as shown below.

Ribo-seq count matrix (RPFs):

Gene ID Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4
Gene 1 1290 130 2 1000
Gene 2 2 10 5 1
..
..
..
..
Gene Z 200 140 15 11

RNA-seq count matrix (mRNA counts):

Gene ID Sample 5 Sample 6 Sample 7 Sample 8
Gene 1 1290 130 2 1000
Gene 2 2 10 5 1
..
..
..
..
Gene Z 200 140 15 11

Next, we also need to prepare a also requires a sample information file which should follow the same sample order as count matrices. This file outlines the condition, sequencing type and batch for each sample. This script requires the same header names as shown below (case sensitive). If your experiment has more covariates it is recommended to use the Alternate protocol.

SampleID Tilstand SeqType Parti
Sample 1 1 RIBO 1
Sample 2 1 RIBO 2
Sample 3 2 RIBO 3
Sample 4 2 RIBO 4
Sample 5 1 RNA 1
Sample 6 1 RNA 2
Sample 7 2 RNA 3
Sample 8 2 RNA 4

Running script DTEG.R for detection and classification of DTGs and DTEGs
Once the input files are ready the script DTEG.R can be executed on the bash shell prompt as follows:

$ Rscript --vanilla DTEG.R arg1 arg2 arg3 arg4 arg5 arg6
where,
Argument 1 (arg1): Ribo-seq count matrix
Argument 2 (arg2): RNA-seq count matrix
Argument 3 (arg3): Sample information file
Argument 4 (arg4): Batch effect covariate yes=1, or no=0
Argument 5 (arg5): Default = 1, Save Rdata
Argument 6 (arg6): Default = 0, Verbose mode


10.5: Classification and Detection of Molecular Markers - Biology

Alle artikler udgivet af MDPI gøres umiddelbart tilgængelige over hele verden under en åben adgangslicens. Der kræves ingen særlig tilladelse for at genbruge hele eller dele af artiklen udgivet af MDPI, inklusive figurer og tabeller. For artikler udgivet under en Creative Common CC BY-licens med åben adgang, kan enhver del af artiklen genbruges uden tilladelse, forudsat at den originale artikel er tydeligt citeret.

Feature Papers repræsenterer den mest avancerede forskning med betydeligt potentiale for stor effekt på området. Feature Papers indsendes efter individuel invitation eller anbefaling fra de videnskabelige redaktører og gennemgår peer review før offentliggørelse.

Feature Paper kan enten være en original forskningsartikel, et omfattende nyt forskningsstudie, der ofte involverer flere teknikker eller tilgange, eller et omfattende review paper med kortfattede og præcise opdateringer om de seneste fremskridt på området, der systematisk gennemgår de mest spændende fremskridt inden for videnskabelige litteratur. Denne type papir giver et overblik over fremtidige forskningsretninger eller mulige anvendelser.

Editor's Choice-artikler er baseret på anbefalinger fra de videnskabelige redaktører af MDPI-tidsskrifter fra hele verden. Redaktører udvælger et lille antal artikler, der for nylig er offentliggjort i tidsskriftet, som de mener vil være særligt interessante for forfattere eller vigtige på dette område. Målet er at give et øjebliksbillede af nogle af de mest spændende værker, der er publiceret i tidsskriftets forskellige forskningsområder.


A comprehensive overview on the molecular biology of human glioma: what the clinician needs to know

The molecular biology of human glioma is a complex and fast-growing field in which basic research needs to meet clinical expectations in terms of anti-tumor efficacy. Although much effort is being done in molecular biology research, significant contribution to the quality of life and overall survival still lacks. The vastness of molecular biology literature makes it virtually impossible for clinicians to keep up to date in the field. This paper reviews some practical concepts regarding glioma tumorigenesis from the clinician’s perspective. Five main aspects are discussed: major intracellular signaling pathways involved in glioma formation genomic, epigenetic and transcriptomic relevant features of glioma the prognostic and predictive values of molecular markers according to the new WHO classification of glial tumors the importance of molecular and cellular heterogeneity in glioblastoma, responsible for its therapy resistance and the interaction between glioma and the immune system, in view of the novel and promising targeted therapies.

Dette er en forhåndsvisning af abonnementsindhold, adgang via din institution.


Forfatterbidrag

Conceived and designed the experiments: AD MPG JS SO GM PLP VB. Performed the experiments: MA AL EP. Analyzed the data: LM ADR LV RS VB PLP. Contributed reagents/materials/analysis tools: MC JFF DB AB FP DE YP EP AL LM ADR LV RS. Wrote the first draft of the manuscript: LM ADR VB PLP. Contributed to the writing of the manuscript: LM ADR VB PLP AD JS MPG GM DG MCEG SK SO. ICMJE criteria for authorship read and met: LM ADR AD JS MPG LV MCEG RS DG MA SK MC JFF DB AB AL EP FP DE YP SO GM PLP VB. Agree with manuscript results and conclusions: LM ADR AD JS MPG LV MCEG RS DG MA SK MC JFF DB AB AL EP FP DE YP SO GM PLP VB. Enrolled patients: AD MPG JS SO GM PLP VB.