Urin DENND1A.V2 som en prediktor for pubertal hyperandrogenemi (DENND1A)

Til dags dato har mekanismene som ligger til grunn for overflødig androgenproduksjon fra steroidproduserende vev vært uklare, men nylige Genome Wide Association Studies (GWAS) har gitt ytterligere data i denne forbindelse. Opprinnelige GWAS-data i en han-kinesisk befolkning identifiserte rundt 12 loci som potensielle PCOS-mottakelsesgenkandidater. En av disse lociene, DENND1A-lokuset ved 9q22.32, har blitt replikert i GWAS-studier i både asiatiske og europeiske populasjoner. Strauss og kolleger demonstrerte nylig DENND1A-uttrykk i testikler, theca-celler i eggstokkene og H295 binyrekarsinomceller - alle androgenproduserende vev/celler. DENND1A er derfor en ekstremt sterk PCOS-følsomhetsgenkandidat. Det er imidlertid fortsatt uklart hvordan DENND1A kan bidra til PCOS-fenotypen.

Viktigere er det to transkripsjonelle former av DENND1A-genet - en konsekvens av alternativ spleising. Det større transkriptet (DENND1A Variant 1, eller DENND1A.V1) koder for et protein på 1009 aminosyrer, mens det mindre transkripsjonen DENND1A.V2 koder for en avkortet 559 aminosyrer. Produktet til DENND1A.V2 inneholder DENN-domenet og et clathrin-bindende domene, men skiller seg fra produktet til DENND1A.V1 på to måter: (1) det inneholder ikke det prolinrike C-terminale domenet som er tilstede i variant 1, og (2) DENND1A.V2 er et resultat av differensiell spleising og inneholder en unik 33 aminosyrer C-terminal sekvens. Av betydelig interesse, publiserte studier av Drs. McAllister og Strauss (McAllister JM, et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2014;111:E1519-27) impliserer sterkt DENND1A.V2 spleisevarianten som en bidragsyter til overdreven produksjon av theca-celle androgen i PCOS:

• Ekspresjon av DENND1A.V2-protein i dyrkede theca-celler isolert fra kvinner med PCOS var over 3 ganger forhøyet sammenlignet med normale ovarie-theca-celler. Tilsvarende var DENND1A.V2 mRNA-overflod forhøyet i PCOS theca og korrelert med økt produksjon av theca-celle androgen (dehydroepiandrosteron [DHEA]).
• Tvunget ekspresjon av DENND1A.V2 i normale theca-celler økte ekspresjonen av CYP17A1 og CYP11A1 (gener for nøkkelsteroidogene enzymer) sammen med androgen/androgen-forløper (f.eks. 17OHP4, DHEA, testosteron) og progesteronproduksjon.
• Knockdown av DENND1A.V2 i dyrkede PCOS theca-celler reduserte CYP17A1- og CYP11A1-ekspresjon i tillegg til 17OHP4- og DHEA-produksjon.
• Behandling av dyrkede PCOS theca-celler med anti-DENND1A.V2 IgG-antistoffer reduserte ekspresjon av CYP17A1 og CYP11A1 mRNA-ekspresjon samt DHEA- og 17OHP4-syntese.

Disse dataene gir sterk støtte til påstanden om at DENND1A.V2-skjøtevarianten er en viktig faktor som ligger til grunn for fenotypen til dyrkede PCOS-theca-celler og dermed etiologien til ovariehyperandrogenemi i PCOS. I forlengelsen kan DENND1A.V2 spleisevarianten være en betydelig bidragsyter til peripubertal hyperandrogenemi, og den kan forklare mye av den variable hyperandrogenemien som er observert hos overvektige peripubertale jenter. Etterforskerne foreslår at økt ekspresjon av DENND1A.V2 i ovarie- og/eller binyreceller hos noen peripubertale jenter fremmer overflødig androgensekresjon med tilkomsten av puberteten (når ovariestimulering av LH øker) og/eller i nærvær av fedme (f.eks. , forbedret insulinsekresjon, økende LH-stimulert ovarie androgensyntese og/eller ACTH-stimulert adrenal androgensyntese).

Av stor interesse antydet foreløpige data fra 5 normale kvinner og 6 kvinner med PCOS at urin-eksosomal DENND1A.V2-mRNA var omtrent 3 ganger forhøyet hos kvinner med PCOS sammenlignet med normalt sykling kontroller (McAllister JM, et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2014;111:E1519-27). Eksosomer er små vesikler (40-100 nm) som inneholder nukleinsyrer som avgis av celler i blod og urin, og de er kjent for å være en stabil kilde til RNA. Urineksosomal mengde DENND1A.V2 kan således tjene som en markør for DENND1A.V2-aktivitet i eggstokken/binyrene.

I disse foreslåtte studiene har etterforskerne (inkludert samarbeidspartnere Drs. McAllister og Strauss) vil skaffe urin for eksosomal DENND1A.V2 mRNA kvantifisering i tillegg til blodprøver for å måle androgennivåer, LH og insulin (de to sistnevnte har tidligere vist seg å forutsi fritt testosteron). Etterforskerne vil teste hypotesen om at mengden av urineksosomalt DENND1A.V2 mRNA er en sterk og uavhengig prediktor for androgennivåer hos peripubertale jenter.

Så vidt etterforskerne vet, eksisterer det ingen data som knytter en PCOS-følsomhetsgenkandidat til pubertal hyperandrogenemi. Etterforskerne foreslår å evaluere en ny biomarkør (urinær eksosomal DENND1A.V2 mRNA) som en prediktor for fritt testosteron hos pubertetsjenter. Evaluering av denne biomarkøren hos ungdom er svært nyskapende.

Det foreliggende forslaget vil bygge på mål 3 i prosjekt 1 (NIH P50 HD28934), der etterforskerne nøye vurderer determinantene for hyperandrogenemi hos jenter med peripubertal fedme. Spesifikt er mål 3 en intensiv protokoll som involverer (a) hyppig blodprøvetaking over natten for LH og insulin sammen med (b) eggstokk- og binyrestimuleringsprotokoller over de påfølgende 2 dagene. Noen av forsøkspersonene som deltar i denne foreslåtte pilotstudien vil også delta i mål 3. Korrelasjon mellom urineksosomal DENND1A.V2 mRNA og ovarie/binyrestimuleringsprotokoller vil tillate en foreløpig vurdering av urineksosomal DENND1A.V2 mRNA som et ikke-invasivt mål på ovarie-/binyresteroidogenese - et potensielt viktig klinisk verktøy.

Peripubertale jenter med hyperandrogenemi antas å ha høy risiko for å utvikle PCOS for ungdom/voksen, men siden manifestasjonene av PCOS kan overlappe med funnene ved normal pubertet, kan diagnosen PCOS være upålitelig inntil senere ungdomsår. Hvis urin-eksosomal DENND1A.V2-mRNA er en signifikant prediktor for hyperandrogenemi i denne kohorten, vil fremtidige studier bestemme nytten av urin-eksosomal DENND1A.V2 som en diagnostisk test for å forutsi utviklingen av PCOS over puberteten. Dette er et innovativt og svært spennende prospekt som kan ha betydelige potensielle implikasjoner for utsatte jenter.