Die Vielfalt der Gene – wer sollte getestet werden und worauf?

Erhöhte LDL-Cholesterin-Werte sind mitnichten nur Folge des persönlichen Lebensstils: Auch die genetischen Voraussetzungen haben einen Einfluss darauf, ob ein erhöhtes kardiovaskuläres Risiko durch funktionelle Einschränkungen im Lipidstoffwechsel vorliegt. Welche Gene hierbei eine Rolle spielen, wer getestet werden sollte und was die Testergebnisse über das kardiovaskuläre Risiko aussagen, war Thema des ersten Lipidologie-Kurses in der Schweiz im Januar 2024.

Das kardiovaskuläre (CV) Risiko wird durch die genetische Variabilität von Faktoren, die in den Stoffwechsel von LDL-Cholesterin (LDL-C) involviert sind, beeinflusst, wie Thomas von Känel, PhD, Abteilungsleiter, Medizinische Genetik, Zentralinstitut, Spital Wallis, erläuterte. Besonders Mutationen von LDL-Rezeptor (LDLR), Proproteinkonvertase Subtilisin/Kexin Typ 9 (PCSK9) und Apolipoprotein B (APOB) spielen hier eine grosse Rolle. «Die Konsequenzen sind erhöhte LDL-C-Spiegel im Serum und folglich ein erhöhtes kardiovaskuläres Risiko.¹ Daneben existieren natürlich auch noch weitere Faktoren, die ebenfalls genetisch beeinflusst sind, wie zum Beispiel erhöhte Spiegel von Lipoprotein (a) oder die arterielle Hypertonie.»

Unter den mit dem LDL-Stoffwechsel assoziierten Genvariabilitäten, die letztlich für die familiäre Hypercholesterinämie (FH) verantwortlich sind, macht mit 60 bis 80% der Fälle die Mutation von LDLR den grössten Anteil aus. Durch eine Loss-of-function-Mutation, also eine Stoppmutation oder grosse Deletion, kommt es dazu, dass der LDL-Rezeptor seine Funktionalität verliert. In 1–5% der Fälle finden sich Mutationen in APOB, bei denen durch Missense-Varianten ein Protein mit einem dysfunktionalen ApoB-Liganden entsteht, und in bis zu 3% der Fälle Mutationen in PCSK9, bei denen Gain-of-function-Varianten die Degradation des LDL-Rezeptors verstärken. «Differenzialdiagnostisch kommen auch noch Veränderungen in anderen relevanten Genen in Betracht, diese drei sind aber die häufigsten», so von Känel.

Familiäre Hypercholesterinämie – der Genotyp bestimmt den Phänotyp

«Bei der familiären Hypercholesterinämie unterscheiden wir grundsätzlich je nach Ort der Mutation die heterozygote Form, HeFH, bei der nur eines der beiden Allele von LDLR, APOB oder PCSK9 betroffen ist, von der biallelischen Form (HoFH), bei der beide Allele eine Mutation aufweisen. Liegt auf beiden Allelen die gleiche Mutation vor, spricht man von der eigentlichen, aber eher seltenen homozygoten FH. Wenn die beiden Allele von zwei verschiedenen Mutationen betroffen sind, dann liegt die häufiger vorkommende ‹compound heterozygote› Form der FH vor. In sehr seltenen Fällen ist auch eine doppelt heterozygote Form, digenisch genannt, die Ursache, bei der jeweils ein Allel von zwei unterschiedlichen Genen, z.B. LDLR und APOB, betroffen ist», erklärte von Känel die Einteilung.

Die heterozygote Form tritt in der Schweiz mit einer Häufigkeit von circa 1:250 auf. Der Erbgang ist autosomal-dominant, das heisst, Verwandte ersten Grades (Eltern, Kinder) tragen ein Risiko von 50%, ebenfalls die Mutation aufzuweisen. Phänotypisch fallen stark erhöhte LDL-C-Werte und Sehnen- sowie Haut-Xanthome auf, ebenso ein Hornhautbogen bereits im Alter von <45 Jahren. CV Erkrankungen treten früh im Leben auf, unter den unbehandelten Männern weist jeder Zweite bereits im Alter <50 Jahren ein CV Ereignis auf. Die Behandlung erfolgt mit Statinen, PCSK9-Inhibitoren und Lebensstilmodifikation.^2,3

Die biallelische Form der familiären Hypercholesterinämie ist deutlich seltener, in der Schweiz kommt sie mit einer Frequenz von 1:400000 bis 1:160000 vor. Die Vererbung erfolgt autosomal-rezessiv, was bedeutet, dass Verwandte ersten Grades mit Sicherheit eine heterozygote Form der FH haben. Phänotypisch zeigen sie stark erhöhte LDL-C-Werte (>12,9mmol/l), Xanthome (teils auch interdigital) und meist CV Erkrankungen bereits vor dem 30. Lebensjahr .^2,3 «Das Herzinfarktrisiko ist bei diesen Menschen dramatisch erhöht», betonte der Experte. «Und Statine sind bei dieser Form leider in der Regel nicht wirksam, da dafür eine Restfunktion des LDL-Rezeptors nötig wäre, die meist nicht vorhanden ist.»

Die klinische Ausprägung des Krankheitsbildes hängt laut von Känel aber stark vom mutierten Gen und dem Typ der pathogenen Variante ab, es zeigt sich also eine Genotyp-Phänotyp-Korrelation. «Bei einer LDLR-Mutation ist das Risiko für eine koronare Herzerkrankung ziemlich stark erhöht, die Odds Ratio liegt für alle genetischen Varianten bei knapp 4, für ein frühzeitiges Auftreten der KHK sogar bei 7.⁴ Man kann auch noch unterscheiden, ob es sich um eine Loss-of-function-Mutation handelt, bei der das Risiko mit einer Odds Ratio von etwa 9 am höchsten ist, oder eine Missense-Mutation mit Restfunktion, die ein etwas geringeres Risiko bedingt.»⁵

Was bedeutet das nun für die Klinik? «Menschen mit familiärer Hypercholesterinämie haben im Vergleich zu jenen ohne genetische Varianten bei gleich hohen LDL-C-Werten ein viel höheres Risiko, eine koronare Herzkrankheit zu entwickeln. Das Risiko nimmt exponentiell mit der Höhe der LDL-C-Werte zu»,⁵ erklärte der Experte (Abb. 1). Auch am Konzept der kumulativen LDL-C-Exposition lässt sich das deutlich erhöhte Risiko erkennen:⁶ Menschen mit homozygoter Mutation in LDLR erreichen je nach weiterem Risikoprofil (männliches Geschlecht, Bluthochdruck, Diabetes, Raucherstatus) bereits ab dem Teenageralter kumulative Werte, die zu einem erhöhten CV Risiko führen. Bei heterozygoter Mutation wird der Schwellenwert ab Mitte 20 erreicht, während Menschen ohne Mutation im Mittel erst ab knapp 50 Jahren in den Risikobereich kommen (Abb. 2). «Das muss man wissen und die Therapie bei diesen Patientinnen und Patienten mit erhöhtem Risiko entsprechend anpassen. Ebenfalls wissen muss man, dass es eine unvollständige Penetranz beim biochemischen Phänotyp gibt: Während der LDL-C-Wert in der Gruppe der Personen mit Mutation in LDLR im Mittel bei 4,9mmol/l liegt, zeigen aber doch immerhin etwa 27% von ihnen Werte <3,4mmol/l – was dem durchschnittlichen LDL-C-Wert derer ohne Mutation entspricht.»⁵

Bedeutung der genetischen Testung für die Diagnosestellung

Gemäss den Kriterien des Dutch Lipid Clinic Network (DLCN) gehen neben der Höhe des LDL-C-Wertes auch Anamnese und Klinik der betroffenen Person, die Familienanamnese sowie die genetischen Testergebnisse bzgl. einer Mutation in LDLR, APOB und PCSK9 in den Gesamtscore ein. Dieser kann auch online über den AGLA-FH-Rechner erhoben und interpretiert werden.

Verordnung und Kostenerstattung

«Bei der Verordnung des genetischen Tests ist der wichtigste Teil die ärztliche genetische Beratung vor dem Test», hob von Känel hervor. Dazu zählen die Erhebung der persönlichen und familiären Krankengeschichte sowie die Aufklärung über die Krankheit sowie den Nutzen und die Risiken des Tests – mit dem Ziel, eine informierte Zustimmung (oder Ablehnung) des oder der Betroffenen zu erhalten. Die benötigten Unterlagen umfassen die Einverständniserklärung, das unterschriebene Auftragsformular sowie die Kostengutsprache der Krankenkasse (s. Box «Nützliche Links»). Diese werden mitsamt dem Untersuchungsmaterial – einem grossen Röhrchen EDTA-Blut – ins Labor gesendet und von dort an das entsprechende Speziallabor weitergeleitet. «An sich ist alles ganz unkompliziert – bis auf die Kostenübernahme. Denn die FH ist nicht auf der offiziellen Analysenliste aufgeführt und die Position ‹Orphan Disease› ist nur für Erkrankungen mit einer Häufigkeit von weniger als 1:2000 anwendbar – die FH kommt aber mit einer Frequenz von 1:250 vor. Unser erster Antrag, die FH als explizite Position in die Analysenliste aufzunehmen wurde 2020 leider abgelehnt.»

Testverfahren

Beim genetischen Test selbst gibt es zwei Varianten: Die Methode des «next generation sequencing» (NGS) von mindestens LDLR, APOBund PCSK (CHF 2610.–) eignet sich für Indexpersonen, deren familiäre pathogene Variante nicht bekannt ist, während die Sequenzierung nach Sanger (CHF 193.–) für Verwandte der Indexperson angewendet werden kann, wenn die gesuchte Variante bereits bekannt ist. Beim NGS gibt es zwei unterschiedliche Ansätze: den gezielten FH-Test und die Gesamt-Exom-Sequenzierung (WES). «Während man beim gezielten FH-Test nur die Gene von Interesse sequenziert, was Kosten und Arbeit eher gering hält und eine gute Sensitivität aufweist, liegt der Nachteil darin, dass keine weiteren Gene analysiert werden können. Anders bei der WES, bei der alle Exons aller etwa 20000 Gene sequenziert, aber nur die FH-Gene analysiert werden. Das bedeutet zwar einen grossen Aufwand und viel höhere Kosten, doch erhält man so die Möglichkeit, später weitere Gene analysieren zu können, die im Verlauf relevant werden – zum Beispiel auch für eine Tumordiagnostik.»

Interpretation der Testergebnisse

Zur Interpretation der NGS-Resultate erfolgt die Einteilung in eine von 5 Klassen an Varianten – basierend auf dem Mutationstyp, der Frequenz in der Allgemeinbevölkerung, Daten aus Vorhersageprogrammen, Datenbanken und der Literatur sowie funktionellen Tests und Erkenntnissen der Kosegregation. Befunde mit einer Pathogenitäts-Wahrscheinlichkeit von <1% (Klasse 1, benigne) und <10% (Klasse 2, wahrscheinlich benigne) werden klinisch als Negativbefund gewertet, ebenso die Befunde der Klasse 3 (Variante mit unklarer Signifikanz) mit einer Pathogenitäts-Wahrscheinlichkeit von 10–90%. Bei einer Wahrscheinlichkeit für Pathogenität von >90% (Klasse 4, wahrscheinlich pathogen) und >99% (Klasse 5, pathogen) wird klinisch von einem positiven Ergebnis ausgegangen.⁷ «Während lange Zeit noch Diskrepanzen bei der Interpretation der Pathogenität von Befunden bestanden, ist die Anwendung der Kriterien seit Veröffentlichung der Konsensus-Richtlinien für die LDLR-Varianten-Klassifikation durch ein Experten-Panel⁸ nun eindeutiger geworden und die Befunde zwischen den verschiedenen Laboren kongruent», erläuterte von Känel. «Ganz wichtig ist: Die Befunde müssen dem oder der Betroffenen im Rahmen einer genetischen Beratung mitgeteilt werden. Die genetische Beratung steht also am Anfang und am Ende einer genetischen Testung.»

Polygenische Effekte – Modifikator des Risikos

Während die FH auf seltenen Varianten mit grossen Auswirkungen beruht, basiert die polygenische Hypercholesterinämie, die anhand des Polygenic Risk Scores ermittelt werden kann, auf dem kumulativen Effekt verschiedener, den LDL-C-Stoffwechsel beeinflussender genetischer Polymorphismen, die – jeder für sich genommen – einen geringen Impact mit kaum bemerkbaren Funktionseinbussen haben, in Summe aber einen klinischen Effekt aufweisen.⁹ So können also auch Menschen ohne monogenetische Mutationen in den FH-Genen durch das Zusammenspiel vieler Einzelpolymorphismen mit geringen Einzeleffekten insgesamt ebenfalls ein erhöhtes CV Risiko aufweisen bzw. kann der Effekt einer monogenetischen Mutation durch das Vorliegen zusätzlicher polygenischer Effekte modifiziert werden¹⁰ – was das unterschiedlich hohe CV Risiko bei Menschen mit FH und gleicher monogenetischer Mutation, aber auch in der Population der nicht von FH Betroffenen erklärt. «Die Einschätzung des tatsächlichen Risikos einer Person beruht also auf dem klinischen Risiko, gemessen anhand des LDL-C-Werts und weiterer Risikofaktoren wie Raucherstatus und Bluthochdruck, plus dem polygenischen Risiko und stellt somit ein kombiniertes Risiko dar», erklärte von Känel den stark personalisierten Ansatz der Risikobestimmung. «Trotzdem bleiben noch einige Fragen offen: Wie zuverlässig sind die genannten Risikoschätzungen bei anderen, nicht europäischen Ethnien? Wie viele der genetischen Polymorphismen muss man eigentlich testen, um zuverlässige Aussagen zu erhalten? Hat das Ganze einen klinischen Nutzen oder ist die ‹number to test›, um Personen mit hohem Risiko zu identifizieren, einfach zu gross? Muss ich bei einem polygenischen Risiko, das nicht den Mendel’schen Regeln der Vererbung folgt, die Verwandten der betroffenen Personen testen? Und dann noch ganz praktische Fragen: Wer verschreibt den Test, wer bezahlt ihn und wer kommuniziert die Resultate?», fasste von Känel die noch offenen Fragen zum Thema Gendiagnostik in der Lipidologie zusammen.

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