Geenit ja menopaussi-iän määräytyminen

1. Suomen Menopaussiyhdistys Oulu 7.-8.2.2006 Geenit ja menopaussi-iän määräytyminen Kristiina Aittomäki, dos. Perinnöllisyyslääketieteen vastuualue HUSLAB

2. Miksi menopaussi? • Menopaussin etiologiana pidetään munasarjojen follikkelireservin loppumista • Todellinen menopaussi on eläinkunnassa erittäin harvinainen • Evoluutio suosii sellaisten geneettisten ominaisuuksien säilymistä, jotka takaavat mahdollisimman tehokkaasti omien geenien siirtämisen seuraavaan sukupolveen Miksi menopaussi? K.Aittomäki

3. Miksi MP? Hypoteesi: iäkkäänä lisääntymisen riskit ovat suuremmat kuin hyödyt • Riskit äidille ja sikiölle • Myöhäinen raskaus aiheuttaa riskin myös aiemmin syntyneille lapsille, esim jos äiti menehtyy Naisen menopaussi on evoluution kannalta mielekäs ja positiivinen ominaisuus, joka parantaa naisen kykyä siirtää geenejään seuraavalle sukupolvelle takaamalla eloonjäämisedun hänen jälkeläisilleen • Metsästäjä-keräilijä-kulttuureissa niillä jotka synnyttivät myöhimpään on suurin määrä lapsia (mm saamelaiset) • Äidin korkea synnytysikä on merkittävä lasten lukumäärän vaihtelua selittävä tekijä • Korkealla synnytysiällä positiivinen vaikutus!! Lahdenperä et al. 2004

4. POF EM ~1-2% 88-90% ~10% Luonnollisen menopaussin ikäjakauma Luonnollinen menopaussi-ikä 40-60 vuotta Early menopause (EM) 40-45 v. Premature ovarian failure (POF) <40v.

5. Menarke ikä Kierron säännöllisyys ja pituus Ikä 1. synnytyksessä Ikä viim. synnytyksessä Pariteetti/raskauksien lkm Imetys Keskenmenot E-pillereiden käyttö Syntymäpaino Pituus ja paino BMI Painon nousu Etninen alkuperä Vasenkätisyys Menopaussi-iän sukuanamneesi Ruokavalio Kahvin juonti Alkoholin käyttö Lihan syönti Tupakointi Sosioekonominen status Tulot Siviilisääty Koulutustaso Työ/työllisyys Fyysinen aktiivisuus Psykososiaalinen stressi Uskonto DM tyyppi 2 Depressio Menopaussi-ikään vaikuttavia tekijöitä

6. Sukuanamneesi menopaussi-ikää ennustavana tekijänä • populaatiopohjainen tutkimus,10606 naista 45-54 v. • 344 (EM) varhainen menopaussi (keskim. 42.2 v.) • 344 kontrollia, premenop. tai MP >46v. • Sukuanamneesi: • EM 129 (37.5%) posit sukuanamneesi (äiti, sisar, isoäiti tai täti MP<46v.) • Kontrollit 31 (9%) posit sukuanamneesi • OR 6.1 (CI 3.9-9.4)* • Sisarella EM OR 9.1 (3.1-26.5) • Useita sukulaisia EM OR 12.4 (4.4-34.2) • Sukulaisella POF OR 8.4 (2.5-31.2) * Korjattu tupakoinnin, koulutuksen, pariteetin ja BMI suhteen Cramer et al. 1995

7. EM -äiti MP -äiti MP-ikä -äiti • POF 12 (75%) 4 (25%) * 43.8 (5.2) • EM 26 (61%) 17 (39%) * 45.4 (4.8) • Normaali MP 34 (23%) 111 (77%) 48.4 (5.0) Äitien ja tyttärien menopaussi-ikä • 1758 naista 45-54 v. osallistui osteoporoositutkimukseen • 677 tehty hysterektomia tai HRT • 1081: 397 postMP, 684 preMP • 105 (9.7%) EM • 20 (1.9%) POF • 551 naista ”tiesi” äitinsä MP-iän * p<0.0001 Torgerson et al. 1997

8. MP-ikä – periytymistapa • Kvantitatiivinen ominaisuus • noudattavat normaalia jakaumaa • monitekijäisesti periytyviä • ympäristötekijöillä ja perintötekijöillä merkitystä • Kvantitatiivisia ominaisuuksia määräävät vaihtelevasti perintötekijät (QTL, Quantitative Trait Loci) • QTL tunnistaminen todella vaikeaa samoin kuin complex-tauteja määräävien perintötekijöiden tunnistaminen yleensäkin

9. Kvantitatiivisten ominaisuuksien tutkiminen • Geenien tunnistaminen vaikeaa • Geneettiseltä taustaltaan heterogeenisiä • Eri potilailla eri perintötekijät • Tietyn perintötekijän vaikutus voi vaihdella • Tutkimukset vaativat erittäin suuria aineistoja • Geneettisten tekijöiden osuutta kvantitatiivisten ominaisuuksien määräytymiseen kuvaa heritabiliteetti • Heritabiliteetti, geneettisten tekijöiden selitysosuus (%) populaatiossa todetusta vaihtelusta

10. MP-iän heritabiliteetti Van Asselt et al. 2004 • Rintasyövän seulontatutkimus Diagnostic Investigation Mamma Cancer (DOM) • 164 postmenopausaalista äiti-tytär-paria • äidit vanhimmasta kohortista s. 1911-1926 • tyttäret s. 1932-1946

11. MP-iän heritabiliteetti Äidit 164 äiti ja tytär paria Heritabiliteetti: 44% (CI 36-50%) Tyttäret Van Asselt et al. 2004

12. Menopaussi-iän heritabiliteetti Murabito et al. 2005 • Farmington Heart Study, usean sukupolven tutkimus • 1500 naista ja 932 tytärtä 1296 perheestä, joiden MP ikä teidossa • keskim. MP-ikä 49.1 äidit / 49.4 tyttäret • Heritabiliteetti 0.49 (0.37-0.61) Murabito et al. F&S 2005

13. Geneettisten tekijöiden vaikutus menopaussi-ikään De Bruin et al. 2001 • Rintasyövän seulontatutkimus Hollannissa MP-ikä Heritabiliteetti • Sisaruksia (118) 51.3 0.85 (0.61-0.92) • DZ (37) 49.8 0.85 (0.63-0.99) • MZ (22) 50.3 0.68 (0.45-0.83) • Kaksoset 0.71 (0.55-0.83) Sukuhistoria on merkittävä menopaussi-ikää ennustava tekijä

14. Miten voidaan tunnistaa MP-ikään vaikuttavia geenejä • Kytkentäanalyysi eli koko perimän kattava geneettinen kartoitus • Assosiaatioanalyysi • Kandidaattigeenien tutkimus

15. Geneettinen kytkentätutkimus • Tunnistetaan geenin paikka perimässä käyttäen hyväksi koko genomin kattavia markkereita • Aiemmin n. 400 markkeria kattoivat genomin 10cM välein • Siruteknologialla (50k SNP siruja!) • Perustuu geenilokuksen (paikan) sijaintiin lähellä tutkimusvälineenä käytettäviä mikrosatelliitti/SNP- markkereita, jotka toimivat ”kilometripylväinä” • Tutkittaessa perheitä sairailla henkilöillä sama markkeri periytynyt sairaalta vanhemmalta, mutta sitä ei ole terveillä sisaruksilla • Geeni sijaitsee ko. markkerin läheisyydessä • Tutkimusta jatketaan fysikaalisella kartoituksella

16. Geneettinen kytkentätutkimus • Menopaussi-iän tutkimuksessa voitaisiin käyttää esim perheitä, joissa MP iän ääriarvoja • MP >55 v. usealla perheenjäsenellä • POF tai EM (FSHR identifioitiin näin) • Tarvittaisiin paljon perheitä, kun kyseessä on kvantitatiivinen ominaisuus • Perheiden tulisi olla mielellään samasta populaatiosta • Mahdollinen, jos potilasaineistoa löytyisi riittävästi

17. Geneettinen assosiaatiotutkimus • Voidaan tehdä koko genomin kattavasti tai tutkia yhden tunnetun geneettisen polymorfismin assosioitumista MP-ikään • Itse tutkittava polymorfismi (vaihteleva perimän kohta) voi olla vaikuttava tekijä • Assosiaation avulla voidaan tunnistaa myös tunnetun polymorfismin lähellä sijaitsevan toisen geenin yhteys MP-ikään • Tutkitaan affisioituneita ja kontrolleja esim. sisaruksia (terve ja sairas)

18. Geneettinen assosiaatiotutkimus • van Asselt et al. 2004 • Koko genomin kattava tutkimus hollantilaisilla sisaruspareilla • 165 perhettä – 417 markkeria • Sisaruspareja, joilla MP <45 v. ja/tai >54 v. • Muita perheenjäseniä haplotyyppi-informaatiota varten

19. Kandidaattialue 9q21.3 LOD 2.6 Xp21.3 LOD 3.1

20. MP-ikä ja tunnettujen geenien polymorfismit Tempfer et al. 2005 • 728 naista genotyypattiin 6 geenissä sijaitsevien 8 polymorfismin suhteen • Faktori V: Leiden G1691A • Faktori II: G20210A • PAI-1: 4G/5G • Angiotensinogeeni: Met235Thys • NOS3: T768C ja Glu298Asp • APOE-1 Cys112Arg • APOE-2 Arg158Cys

21. Sekvensoimalla osoitettu yhden emäksen polymorfismi (SNP) Perinnöllisyyslääketiede

22. Nos3-ja MP-ikä • Helfer et al. F&S 2002 • 91 postmenopausaalista naista genotyypattu ja tulokset korreloitu MP-ikään Ei assosiaatiota

23. Leiden-mutaatio ja MP-ikä • van Asselt et al 2003 • 373 postmenopausaalista naista, syntyneet 1911-1925 • Mutaation kantajilla 3.1 v. (CI 0.3-5.9) varhaisempi menopaussi Leiden-mutaation kantajilla varhaisempi MP kuin henkilöillä joka eivät ole mutaation kantajia?

24. Mediaani (SD), SNP (single nucletotide polymorfism) Tutkittujen polymorfisten alleeleiden vaikutus menarke- ja menopaussi-ikään Tempfer et al. 2005

25. ERα-,P450c17α-polymorfismit ja MP-ikä • Kok et al 2005 • 385 postmenopausaalista naista • Genotyypattu ERα (PvuII, XbaI, B-variantit) ja CYP17 (MspA1-polymorfismi) Ei assosiaatiota

26. POFiin liittyviä geenejä

27. FSHR ja MP-ikä • Kok et al. F&S 2004 • Sib-pair, sisaruksia 126 perheestä • Sisaruksia, joilla MP <45 v. ja tai >54 v. • Tutkittiin 6 markkeria jotka kattavat 16.3 cM FSHR-geenin ympärillä • FSHR ei vaikuta luonnolliseen MP-ikään

28. FMR1 ja MP-ikä • FMR1-geenin (“FraX-geeni”) eksonissa 1 on CGG toistoalue • pituus (toistojen määrä) vaikuttaa geenin toimintaan • Toistoja Alleeli Fenotyyppi • Normaali 5-50 stabiili normaali • ”Harmaa-alue” 50-60 mahd. epästab. normaali/kantaja • Esimutaatio 61-199 epästab. normaali/kantaja • Mutaatio > 200 inaktiivinen Fragiili-Xsdrtytöillä vaihteleva • FMR1-esimutaation kantajista 15-20%:lla POF • POF-naisista 5-6% premutaation kantajia • (n. 2% sporadisista, 15% familiaalisista)

29. FRM1-geenitutkimus Normaali alleeli 30 toistoa Premutaatio 69 toistoa

30. FMR1 ja MP-ikä • 507 naista • FMR1-geenin CGG-toistojaksojen määrä vaikuttaa MP-ikään Sullivan et al. 2005

31. FMR1 ja POF / EM • 507 naista • FMR1-geenin premutaatioissa >80 CGG-toistojaksoa • POF riski kasvaa non-lineaarisesti • vähenee suurimmissa premutaatioissa Sullivan et al. 2005

32. Geenit ja menopaussi-iän määräytyminen Johtopäätökset • Menopaussi-ikä on kvantitatiivinen ominaisuus, jota säätelevät perintötekijät ja ulkoiset tekijät • Sukuhistoria on naisen MP-ikää ennustava tekijä • Geneettisten tekijöiden määräävät suuren osan >50% MP-iän vaihtelusta populaatiossa • FMR1-geenin GCC-toistojakson pituus vaikuttaa premutaation kantajien menopaussi-ikään • Tunnistamalla MP-ikää sääteleviä geenejä, voidaan tunnistaa merkittäviä munasarjan toimintaan vaikuttavia geneettisiä tekijöitä

33. Miksi menopaussi? • Post-reproduktioiässä olevilla naisilla on vahva positiivinen vaikutus omien jälkeläistensä lisääntymiseen • Mitä pidempään nainen elää>50v, sitä suurempi on lastenlasten määrä – 2 lasta/10v • Äidin eläessä heidän lapsensa saivat lapsia nuorempana, enemmän ja menestyksekkäämmin (mm. Suomi ja Kanada) • Vaikutus on sosiaaliluokasta riippumaton ”ISOÄITI-hypoteesi” - valinta kohdistuu elämän pituuteen, menopaussi on vain seurannaisvaikutus (Hawkes 2003). Lahdenperä et al. 2004