Gezonde en zieke cellen 1 (2020/2021): Werkgroep 2
Osteogenesis imperfecta
Osteogenesis imperfecta is een ziekte waarbij bindweefsel minder sterk wordt. Door een mutatie in
de genen voor de alfa1 en alfa2 ketens van callogeen type 1, zal het eiwit callogeen type 1 niet meer
goed kunnen functioneren.
Callogeen is een structureel eiwit dat voor de stevigheid van weefsels zorgt. Veel van de mogelijke
soorten mutaties die leiden tot dit ziekte beeld, zorgen voor de vervanging van een glycine residu in
het triple-helix domein met een andere aminozuur. In callogeen is elk 3 e aminozuur glycine zodat de
3 polypeptide ketens goed tegen elkaar kunnen worden gedraaid. Wanneer dit aminozuur voor een
andere wordt vervangen kan deze draaiing niet meer goed. Voor een goede werking van callogeen is
deze triple-helix structuur juist heel erg van belang. De mutatie zorgt voor een mis vouwing van het
eiwit en gaat de cross-linking met andere collageen eiwitten niet meer; de formatie van callogeen
fibrillen lukt niet meer goed.
Structuren die opgebouwd zijn uit callogeen, zoals bijvoorbeeld botten, worden door deze mutatie
heel erg breekbaar (defect bone formation). Maar de mutatie kan ook effect hebben op de
gewrichten, ogen, oren huid en de tanden. Er zijn 4 sub-types van de ziekte (zie tabel op de volgende
bladzijde).
De ziekte is voornamelijk autosomaal dominant (afhankelijk van welk sub-type kan het nog anders
zijn). In 15% van de gevallen wordt de ziekte veroorzaakt door een mutatie in eiwitten die betrokken
zijn bij de callogeen metabolisme of botformaties. Deze mutaties leiden uiteindelijk naar hetzelfde
defecte callogeen matrix, en dus naar hetzelfde ziektebeeld. Dit erft echter vaak recessief over.
, Marfan syndroom
Bij het Marfan syndroom is er een defect in het extracellulaire eiwit fibrillin-1. Het heeft effect op
bindweefsel en het ziektebeeld is dus te zien in meerdere orgaanstelsels. Het vindt voornamelijk
plaats in het skelet, de ogen en het cardiovasculaire systeem. Er zijn twee fundamentele
mechanismes waarbij het verlies in fibrillin leidt naar de klinische diagnose marfan syndroom: verlies
van structurele ondersteuning om microfibril-rijk bindweefsel en te grote activering van
transforming growth factor (TGF)-beta signaling. Door mutatie in het FBN1 gen is de oorzaak
waardoor dit eiwit niet meer goed kan functioneren (missense mutations). Fibrillin-1 komt ook voor
rond de nucleus in de cel (dus niet geheel extracellulair).
Fibrillin geeft een soort steun, zoals stijgers bij een gebouw, waarop tropoelastin op wordt gelegd om
daar elastische vezels te vormen. Hoewel het dus overal voorkomt in het lichaam is het effect het
grootste in de aorta, de ligamenten en de ciliary zonules die de lezen van de ogen ondersteunen. Het
effect van een defect eiwit is dat het de mechanische eigenschappen van extracellulaire matrices
veranderd; er is een verandering in de elasticiteit van het weefsel.
Fibrillin-1 reguleert ook de bio-beschikbaarheid van TGF-beta. Een defect dibrillin-1 eiwit zorgt voor
extreme activatie van TGF-beta. Dit kan leiden tot ontstekingen, heeft effect op de ontwikkeling van
vasculaire gladde spieren (worden niet goed ontwikkeld), overgroei in de botten en een toename in
de activiteit van metalloproteases; eiwitten die extracellulaire matrix afbreken.
Klinisch gezien zijn er veel verschillende soorten uitingen van deze ziekte omdat er veel verschillende
mutaties kunnen plaatsvinden op het gen.
Hebt ook haploinsufficientie; waarbij maar 1 allel correct de aanmaak van het allel beschrijft, maar
dat er daardoor te weinig fibrillin-1 wordt aangemaakt waardoor er verzwakt bindweefsel ontstaat
(dus niet perse een defect eiwit, maar te weinig van het eiwit).
Sikkelcelanemie
Sikkelcelanemie is een specifieke vorm van sikkelcelziekte (homozygote vorm). Sikkelcelziekte is een
erfelijke ziekte veroorzaakt door een punt mutatie in het β-globine gen dat de polymerisatie van
gedeoxygeneerde hemoglobine stimuleert. Dit leidt tot rode bloedcel vervorming, hemolytic anemie
( bloedarmoede door dehemolysis; abnormale afbraak van de rode bloedcellen), microvasculaire
obstructies en ischemisch weefsel schade (schade door te weinig bloed aanvoer). Sikkelcelanemie is
een autosomale recessieve ziekte.
Rode bloedcellen bestaan uit verschillende soorten hemoglobine (HbA, HbA2 en HbF). De missense
mutatie in het beta-globine gen zorgt voor vervanging van een geladen glutamaat residu met een
hydrofoob valine residu. Dit creeert een sikkel hemoglobine (HbS). De abnormale fysicochemische
eigenschappen zijn verantwoordelijk voor de ziekte. De vervormde rode bloedcellen worden sneller
afgebroken, gaan sneller klonten en kunnen blijven steken in kleine haarvaatjes. Hierdoor volgt er
ischemie en necrose; dit wordt ook wel een sikkelcel crisis genoemd.
De polymerisatie van het gedeoxygeneerde hemoglobine wordt veroorzaakt doordat het verkeerd is
gevouwen.
Een logische bestrijding van sikkelcelanemie is het toedienen van bloedtransfusies. Dit bestrijd de
anemie in het lichaam. Ook kan er zuurstof worden toegediend en kan er aan pijn bestrijding worden
gedaan. Een medicijn dat soms wordt voorgeschreven is hydroxy ureum; dit vergroot de hoeveelheid
HbF in het lichaam. Dit kan voor verlichting van de klachten zorgen. Een andere behandeling kan ook
een stamcel transplantatie zijn. Dit is mogelijk omdat het alleen gaat om de rode bloedcellen; het
beenmerg dat wordt getransplanteerd heeft niet de mutatie op het β-globine gen, en er worden
daardoor weer normale rode bloedcellen aangemaakt.
Osteogenesis imperfecta
Osteogenesis imperfecta is een ziekte waarbij bindweefsel minder sterk wordt. Door een mutatie in
de genen voor de alfa1 en alfa2 ketens van callogeen type 1, zal het eiwit callogeen type 1 niet meer
goed kunnen functioneren.
Callogeen is een structureel eiwit dat voor de stevigheid van weefsels zorgt. Veel van de mogelijke
soorten mutaties die leiden tot dit ziekte beeld, zorgen voor de vervanging van een glycine residu in
het triple-helix domein met een andere aminozuur. In callogeen is elk 3 e aminozuur glycine zodat de
3 polypeptide ketens goed tegen elkaar kunnen worden gedraaid. Wanneer dit aminozuur voor een
andere wordt vervangen kan deze draaiing niet meer goed. Voor een goede werking van callogeen is
deze triple-helix structuur juist heel erg van belang. De mutatie zorgt voor een mis vouwing van het
eiwit en gaat de cross-linking met andere collageen eiwitten niet meer; de formatie van callogeen
fibrillen lukt niet meer goed.
Structuren die opgebouwd zijn uit callogeen, zoals bijvoorbeeld botten, worden door deze mutatie
heel erg breekbaar (defect bone formation). Maar de mutatie kan ook effect hebben op de
gewrichten, ogen, oren huid en de tanden. Er zijn 4 sub-types van de ziekte (zie tabel op de volgende
bladzijde).
De ziekte is voornamelijk autosomaal dominant (afhankelijk van welk sub-type kan het nog anders
zijn). In 15% van de gevallen wordt de ziekte veroorzaakt door een mutatie in eiwitten die betrokken
zijn bij de callogeen metabolisme of botformaties. Deze mutaties leiden uiteindelijk naar hetzelfde
defecte callogeen matrix, en dus naar hetzelfde ziektebeeld. Dit erft echter vaak recessief over.
, Marfan syndroom
Bij het Marfan syndroom is er een defect in het extracellulaire eiwit fibrillin-1. Het heeft effect op
bindweefsel en het ziektebeeld is dus te zien in meerdere orgaanstelsels. Het vindt voornamelijk
plaats in het skelet, de ogen en het cardiovasculaire systeem. Er zijn twee fundamentele
mechanismes waarbij het verlies in fibrillin leidt naar de klinische diagnose marfan syndroom: verlies
van structurele ondersteuning om microfibril-rijk bindweefsel en te grote activering van
transforming growth factor (TGF)-beta signaling. Door mutatie in het FBN1 gen is de oorzaak
waardoor dit eiwit niet meer goed kan functioneren (missense mutations). Fibrillin-1 komt ook voor
rond de nucleus in de cel (dus niet geheel extracellulair).
Fibrillin geeft een soort steun, zoals stijgers bij een gebouw, waarop tropoelastin op wordt gelegd om
daar elastische vezels te vormen. Hoewel het dus overal voorkomt in het lichaam is het effect het
grootste in de aorta, de ligamenten en de ciliary zonules die de lezen van de ogen ondersteunen. Het
effect van een defect eiwit is dat het de mechanische eigenschappen van extracellulaire matrices
veranderd; er is een verandering in de elasticiteit van het weefsel.
Fibrillin-1 reguleert ook de bio-beschikbaarheid van TGF-beta. Een defect dibrillin-1 eiwit zorgt voor
extreme activatie van TGF-beta. Dit kan leiden tot ontstekingen, heeft effect op de ontwikkeling van
vasculaire gladde spieren (worden niet goed ontwikkeld), overgroei in de botten en een toename in
de activiteit van metalloproteases; eiwitten die extracellulaire matrix afbreken.
Klinisch gezien zijn er veel verschillende soorten uitingen van deze ziekte omdat er veel verschillende
mutaties kunnen plaatsvinden op het gen.
Hebt ook haploinsufficientie; waarbij maar 1 allel correct de aanmaak van het allel beschrijft, maar
dat er daardoor te weinig fibrillin-1 wordt aangemaakt waardoor er verzwakt bindweefsel ontstaat
(dus niet perse een defect eiwit, maar te weinig van het eiwit).
Sikkelcelanemie
Sikkelcelanemie is een specifieke vorm van sikkelcelziekte (homozygote vorm). Sikkelcelziekte is een
erfelijke ziekte veroorzaakt door een punt mutatie in het β-globine gen dat de polymerisatie van
gedeoxygeneerde hemoglobine stimuleert. Dit leidt tot rode bloedcel vervorming, hemolytic anemie
( bloedarmoede door dehemolysis; abnormale afbraak van de rode bloedcellen), microvasculaire
obstructies en ischemisch weefsel schade (schade door te weinig bloed aanvoer). Sikkelcelanemie is
een autosomale recessieve ziekte.
Rode bloedcellen bestaan uit verschillende soorten hemoglobine (HbA, HbA2 en HbF). De missense
mutatie in het beta-globine gen zorgt voor vervanging van een geladen glutamaat residu met een
hydrofoob valine residu. Dit creeert een sikkel hemoglobine (HbS). De abnormale fysicochemische
eigenschappen zijn verantwoordelijk voor de ziekte. De vervormde rode bloedcellen worden sneller
afgebroken, gaan sneller klonten en kunnen blijven steken in kleine haarvaatjes. Hierdoor volgt er
ischemie en necrose; dit wordt ook wel een sikkelcel crisis genoemd.
De polymerisatie van het gedeoxygeneerde hemoglobine wordt veroorzaakt doordat het verkeerd is
gevouwen.
Een logische bestrijding van sikkelcelanemie is het toedienen van bloedtransfusies. Dit bestrijd de
anemie in het lichaam. Ook kan er zuurstof worden toegediend en kan er aan pijn bestrijding worden
gedaan. Een medicijn dat soms wordt voorgeschreven is hydroxy ureum; dit vergroot de hoeveelheid
HbF in het lichaam. Dit kan voor verlichting van de klachten zorgen. Een andere behandeling kan ook
een stamcel transplantatie zijn. Dit is mogelijk omdat het alleen gaat om de rode bloedcellen; het
beenmerg dat wordt getransplanteerd heeft niet de mutatie op het β-globine gen, en er worden
daardoor weer normale rode bloedcellen aangemaakt.
