Leydigzell-Hypoplasie und Testotoxikose — wenig bekannte Krankheitsbilder: Klinische und molekulare Grundlagen bei Vorliegen von Mutationen im LH-Rezeptor-Gen

Zusammenfassung
Ein intakter LH-Rezeptor (LH, luteinisierendes Hormon) ist nicht nur die Voraussetzung für eine Ovulation und eine Schwangerschaft, sondern auch für eine normale männliche Geschlechtsdifferenzierung. Mit Klonierung des LH-Rezeptor-Gens konnten inaktivierende Mutationen bei Frauen als Ursache für eine primäre Amenorrhö und Infertilität und bei Männern für einen Mikropenis, Genitalfehlbildungen (intersexuelles Genitale, Hypospadien) und Infertilität nachgewiesen werden. Aktivierende Mutationen im LH-Rezeptor-Gen hingegen führen infolge einer nicht zentral gesteuerten kontinuierliche Testosteronproduktion zu einer vorzeitigen Pubertätsentwicklung bei Jungen, die unbehandelt in einem Kleinwuchs endet. Auch wenn innerhalb der letzten Jahre zunehmend Mutationen im LH-Rezeptor-Gen identifiziert wurden, stellen die Leydigzell-Hypoplasie, durch inaktivierende Mutationen verursacht, und die Testotoxikose, durch aktivierende Mutationen verursacht, immer noch wenig bekannte Krankheitsbilder dar.

Schlüsselwörter: LH-Rezeptor, Pseudohermaphroditismus maskulinus, Testotoxikose, intersexuelles Genital

Summary
Leydigcell-Hypoplasia and Testotoxikosis
– Infrequent Diseases Clinical and Molecular Basis in the Presence of Mutations of the LH-Receptor-Gen
After cloning the luteinizing hormone (LH)
receptor many mutations in the LH receptor gene have been described that throw light on both the physiological function of the LH receptor and its molecular mechanism of action. Loss-of-function mutations (Leydig cell hypoplasia) inactivate the receptor and give rise to primary amenorrhea and infertility in women and intersexual genitalia, hypospadias, micropenis and infertility in men. Gain-of-function mutations (testotoxicosis, familial male precocious puberty) cause constitutive activation of the LH receptor and result in precocious puberty in boys and, if untreated, in short stature. Although the phenotypes associated with LH receptor mutations clearly illustrate the importance of the receptor in female and male sex differentiation, puberty and gonadal function, its clinical implications merit a widespread appreciation.

Key words: LH receptor, male pseudohermaphroditism, testotoxicosis, intersexuality


Die Geschlechtsdeterminierung und- differenzierung sind sehr komplexe Vorgänge, die von vielen Entwicklungsgenen und -faktoren abhängig sind. Die Fortschritte auf dem Gebiet der molekulargenetischen Diagnostik haben in den letzten Jahren einen wesentlichen Beitrag geleistet, um den Ablauf dieses genetischen Programms besser zu verstehen. Angesichts der Komplexität verwundert es, dass Störungen der Geschlechtsentwicklung zu den seltenen Erkrankungen gehören. Noch fehlen epidemiologische Daten über die Häufigkeit dieser Störungen. Jedoch ist durch das zunehmende Interesse an somatosexuellen Störungen in den nächsten Jahren mit konkreten Angaben zu rechnen.
Mit Einrichtung eines durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Netzwerkes mit der Bezeichnung „Intersexualität“ (www.netzwerk-is.de) wurde Ende 2003 eine Kommunikationsplattform für den interdisziplinären Austausch unter Ärzten, Psychologen, Grundlagenforschern und auch Betroffenen geschaffen. Unter anderem untersucht die Arbeitsgruppe der Autorin in einem Teilprojekt bei betroffenen Patienten den LH-Rezeptor (LH, luteinisierendes Hormon). Seit der Etablierung der Untersuchung des LH-Rezeptor-Gens im Zentrum für Kinderheilkunde des Universitätsklinikums Essen konnten neun neue Mutationen beschrieben werden. Die Zahl der zu untersuchenden Patienten steigt kontinuierlich. Es ist davon auszugehen, dass die sicher seltenen, aber bisher wenig diagnostizierten Mutationen im LH-Rezeptor-Gen eine klinisch durchaus relevante Krankheitsgruppe darstellen. Die sicher seltenen, aber bisher wenig diagnostizierten Mutationen im LH-Rezeptor-Gen stellen eine klinisch durchaus relevante Krankheitsgruppe dar.
Klinische Grundlagen
Unter den Hormonen, die vom Hypophysenvorderlappen produziert werden, stellen LH, follikelstimulierendes Hormon (FSH) und thyreoidstimulierendes Hormon (TSH) eine eigene Familie
dar, die Glykoprotein-Hormone. Diese üben ihre intrazellulären Wirkungen über spezifische Rezeptoren, die LH-, FSH- und TSH-Rezeptoren, aus. Die Gonadotropine LH und FSH besitzen eine Schlüsselrolle in der Regulation der Hoden- und Ovarfunktion. LH stimuliert sowohl die testikulären Leydigzellen als auch die Thekazellen des Ovars über den LH-Rezeptor zur Androgenproduktion. Bei der Frau werden die Androgene in den Granulosazellen des Ovars durch die FSH-abhängige Aromatase zu Östrogenen aromatisiert (Grafik 1). Eine Inaktivierung des LH-Rezeptors führt zur Leydigzell-Hypoplasie, und aufgrund des fehlenden Feedbacks der Sexualsteroide entwickelt sich ein hypergonadotroper Hypogonadismus. Der LH-Rezeptor interagiert nicht nur mit LH, sondern auch mit dem plazentaren LH-Homologon hCG. Die Bindung von LH/hCG aktiviert über den Second-Messager cAMP die Enzyme der Steroidbiosynthese und sorgt für die Bildung von Testosteron aus Cholesterin.
Eine entscheidende Bedeutung hat der LH-Rezeptor in der Geschlechtsdifferenzierung (Grafik 2 a). hCG bindet an den LH-Rezeptor und setzt die fetale Testosteronbildung in Gang. Das innere und äußere Genitale entwickelt sich männlich. Die Produktion von AMH (Anti-Müllersches Hormon) durch die fetalen Sertolizellen verläuft unabhängig vom hCG/LH-Rezeptor und sorgt für die Regression der Vorstufen der weiblichen inneren Genitalanlagen (Müllersche Gänge). Bei fehlender LH-Bindung oder defekter Signaltransduktion bleibt die Testosteronbiosynthese aus, und es entwickelt sich ein weiblicher Phänotyp, die so genannte schwere Form der Leydigzell-Hypoplasie (LCH Typ 1). Sind Hormonbindung und/oder Signaltransduktion nur partiell gestört (Grafik 2 b), so kommt es in der Fetalzeit zur Produktion eines verringerten Testosteronspiegels. Der Grad der Inaktivierung des LH-Rezeptors korreliert mit dem sich entwickelnden Phänotyp. Dieser kann von einem phänotypisch fast unauffälligen Jungen mit Mikropenis und/oder Hypospadie bis hin zu einem Kind mit intersexuellem Genitale variieren, leichte Form der Leydigzell-Hypoplasie (LCH Typ 2).
Das LH-Rezeptor-Gen
Das LH-Rezeptor Gen ist auf dem Chromosom 2p21 lokalisiert und mehr als 80 kb groß. Es besteht aus 11 Exons (Grafik 3): Exon 1 kodiert die unübersetzte 5´-Ende-Region und den Start zur Translation. Die Exons 2 bis 10 kodieren die hormonbindende extrazelluläre Domäne. Exon 11 ist das größte Exon und kodiert neben dem intrazellulären Anteil die sieben transmembranen Domänen. Bisher wurden 22 verschiedene inaktivierende und 15 aktivierende Mutationen beschrieben (12). Einen Überblick über die verschiedenen Mutationen im LH-Rezeptor-Gen gibt Grafik 3.
Schwere Form der Leydigzell-Hypoplasie bei Männern
Die LCH gilt als seltenes autosomal rezessiv vererbtes Krankheitsbild. Bei der schweren Form führt eine vollständige Inaktivierung des LH-Rezeptors zu einem weiblichen Phänotyp bei einem männlichen Karyotyp (46,XY). Die 46, XY-Frauen fallen meist durch eine ausbleibende Brustentwicklung und Menarche auf. Klinisch findet sich eine blind endende, kurze Vagina. In der Sonographie des kleinen Beckens lassen sich weder Uterus noch Ovarien nachweisen, hingegen stellen sich inguinal Gonaden dar. Laborchemisch entwickelt sich nach Eintritt in die Pubertät ein hypergonadotroper Hypogonadismus. Die Testosteron- und Estradiolspiegel liegen im präpubertären Bereich. Eine wichtige diagnostische Untersuchung stellt der hCG-Test dar. Nach einer Stimulation mit 5000 IE hCG intramuskulär bleibt ein Testosteronanstieg aus (Tabelle). Differenzialdiagnostisch ist bei diesen Patientinnen eine Störung in der Testosteronbiosynthese zu erwägen. Auch heute noch werden diese Patienten sehr spät oder auch gar nicht diagnostiziert. So gibt es Fallberichte über Frauen, bei denen sich letztlich als Ursache für eine ungewollte Kinderlosigkeit oder einen schmerzhaften Geschlechtsverkehr eine Leydigzell-Hypoplasie herausstellte.
Bei Mädchen, bei denen nach der Geburt eine Leistenhernie mit palpabler Gonade diagnostiziert wird, sollte eine weiterführende Diagnostik analog wie bei einem Säugling mit intersexuellen Genitale erfolgen (9). Andererseits sollte immer bei Kindern mit Genitalfehlbildungen ein pädiatrischer Endokrinologe hinzugezogen werden. Nur das frühe Erkennen zum Beispiel eines 46,XY-Mädchens mit LCH Typ 1 erlaubt eine zeitgerechte Hormonersatztherapie im pubertätsreifen Alter, die Identifizierung weiterer betroffener Familienmitglieder und eine adäquate humangenetische Beratung.
Bei 46,XY-Mädchen und -Frauen mit nachgewiesenem LH-Rezeptordefekt wird die Entfernung der Gonaden aufgrund eines möglichen Entartungsrisikos analog den Patientinnen mit gemischter Gonadendysgenesie empfohlen. Im pubertätsreifen Alter wird eine Hormonersatztherapie mit Östrogenen und Gestagenen begonnen und lebenslang fortgesetzt.
Schwere Form der Leydigzell-Hypoplasie bei Frauen
Weibliche Patientinnen mit einem weiblichen genetischen Geschlecht, 46,XX wurden bisher nur aus Familien beschrieben, in denen bereits eine 46,XY Frau diagnostiziert worden war. Dies liegt daran, dass sich 46,XX-Frauen mit einer vollständig inaktivierenden Mutation im LHR-Gen körperlich normal entwickeln.
Diese Frauen fallen durch eine primäre Amenorrhö, Zyklusunregelmäßigkeiten oder Infertilität auf. Meist bleibt eine Blutung nach Progesterongabe aus. Die LH-Spiegel und insbesondere das LH/FSH-Verhältnis sind erhöht. Die Estradiolspiegel sind normal für eine frühe Follikelphase. Die Progesteronkonzentrationen im Blut erreichen keine postovulatorischen Werte. Sonographisch findet sich ein kleiner Uterus, die Ovarien können vergrößert sein und Zysten enthalten. Präovulatorische Follikel oder Corpora Lutea (1, 13) lassen sich nicht nachweisen. Zusätzlich weisen die Frauen als Zeichen eines Östrogenmangels auf eine dünnwandige Vagina mit eingeschränkter sekretorischer Funktion und eine reduzierte Knochendichte.
In der Behandlung müssen Östrogene und Gestagene substituiert werden.
Milde Form der Leydigzell-Hypoplasie (LCH Typ 2)
Ist die Signalweiterleitung über den LH-Rezeptor nur partiell gestört, kommt es in der Fetalzeit zu einer eingeschränkten Testosteronproduktion. Dies führt zu Beeinträchtigungen in der Ausbildung des männlichen Genitals. Beschrieben wurden Jungen und Männer mit Hypospadie und Mikropenis (4, 5, 8). Da normalerweise postpartal bei den männlichen Säuglingen die Testosteronspiegel erhöht sind, stellt die Messung von erniedrigten Testosteronwerten eine wichtige differenzialdiagnostische Untersuchung dar. Unter einer Stimulation mit hCG (5 000 IE/m2 Körperoberfläche intramuskulär) kommt es in jedem Lebensalter zu einem geringeren Anstieg der Testosteronspiegel (Bestimmung der Testosteronserumspiegel an den Tagen 2, 4 und 6). Die Normwerte sind in der Tabelle aufgeführt (12, 13, 16).
Zu berücksichtigen ist, dass die Werte methoden- und laborabhängig sind. Nach Eintritt in die Pubertät entwickeln die Jungen einen hypergonadotropen Hypogonadismus. Die Therapie besteht in einer lebenslangen Testosteronsubstitution. Bei postpartal sehr kleinem Penis kann ein gutes Peniswachstum mit einer dihydrotestosteronhaltigen Salbe erreicht werden. Je nach Ausmaß der Hypospadie muss diese operativ korrigiert werden.
Aktivierende Mutationen
Aktivierende Mutationen im LH-Rezeptor-Gen bewirken eine kontinuierlich erhöhte Testosteronproduktion. Die LH/hCG-unabhängige Testosteronproduktion führt zu einer vorzeitigen Pubertätsentwicklung, die vor dem vierten Lebensjahr einsetzt („Testotoxikose“, FMPP, familial male limited precocious puberty). Zur Fixierung des Rezeptors in seiner aktiven Form ist nur ein betroffenes Allel notwendig, sodass diese Erkrankung autosomal dominant vererbt wird. Bis heute sind 15 verschiedene aktivierende Mutationen bekannt. Diese aktivierenden Mutationen liegen alle im Exon 11 (4) (Grafik 3).
Bei den neun bisher von der Arbeitsgruppe der Autorin identifizierten Jungen konnte immer die gleiche aktivierende Mutation im Blut
(es erfolgte eine DNA-Isolierung aus weißen Blutzellen) nachgewiesen werden, die zu einem Austausch der Aminosäure Isoleukin zu Leukin im Codon 572 führt.
Eine somatische aktivierende Mutation im LH-Rezeptor-Gen bei drei Jungen wurde erstmals 1999 mit einem Leydigzelladenom entdeckt (3). Bei diesen Patienten mit somatischen Mutationen (es erfolgte eine DNA-Isolierung aus dem Tumor, kein Nachweis einer Mutation im Blut) treten die Zeichen einer vorzeitigen Pubertätsentwicklung später auf als bei Jungen mit Testotoxikose. Die Essener Arbeitsgruppe konnte bei einem Patienten mit einer vorzeitigen Pubertätsentwicklung bereits im Alter von 3,5 Jahren die gleiche somatische Mutation nachweisen (6). Damit konnte die Autorin mit ihrer Arbeitsgruppe die bisher gültige These widerlegen, dass diese Tumoren erst im Alter von fünf bis neun Jahren klinisch auffällig werden.
Bei Jungen mit einer gonadotropin-unabhängigen Pubertätsentwicklung und fehlendem Nachweis einer aktivierenden Mutation im Blut muss gezielt nach kleinen Hodentumoren gesucht werden. Dies kann sehr schwierig und langwierig sein. In solchen Fällen kann ein venöses Sampling in der Vena spermatica die Quelle der Testosteronproduktion im Hoden lokalisieren (7).
Das Ziel in der Behandlung der Testotoxikose ist eine vorübergehende Inhibierung der Testosteronbiosynthese oder Blockade der Androgenrezeptoren, sodass nach Absetzen der Therapie eine normale Pubertätsentwicklung stattfinden kann und die Fertilität nicht beeinträchtigt wird. Es gibt zwei Therapieoptionen: Die Behandlung mit Ketokonazol oder eine Kombination von Spironolacton und Testolacton. Ketokonazol inhibiert mehrere Schritte in der Biosynthese adrenaler und gonadaler Steroide, Spironolacton hingegen blockiert die Androgenwirkung und Testolacton als Aromatosehemmer die Östrogenbiosynthese.
Liegt ein isoliertes Leydigzelladenom vor, reicht eine operative Entfernung des Tumors aus. Der Resthoden kann belassen werden, eine medikamentöse Behandlung ist nicht erforderlich. Dagegen muss bei einer nodulären Leydigzell-Hyperplasie, die immer den gesamten Hoden betrifft, eine Orchidektomie durchgeführt werden.
Der Textkasten fasst noch einmal die verschiedenen Phänotyp-Genotyp-Korrelationen von Patienten mit Mutationen im LH-Rezeptor-Gen zusammen. Der Nachweis von neun neuen inaktivierenden Mutationen, einer molekulargenetisch gesicherten Testotoxikose bei neun Jungen und
einer somatischen aktivierenden LH-Rezeptor-Mutation bei drei Jungen
in den letzten zwei Jahren lässt vermuten, dass LH-Rezeptormutationen häufiger vorkommen als bisher angenommen. Aufgrund der zur Verfügung stehenden Therapieoptionen nach Diagnosestellung und der wichtigen Implikationen für die Familien in Hinsicht auf eine humangenetische Beratung, ist die Analyse des LH-Rezeptor-Gens in gezielten Fällen nicht nur gerechtfertigt, sondern auch medizinisch erforderlich.

Dr. med. Annette Richter-Unruh ist seit Februar 2003 Stipendiatin des Lise-Meitner-Habilitationsprogramms des Ministeriums für Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen. Ein Teil der Arbeiten wird über das Teilprojekt „Störungen in der Androgenbiosynthese“ des BMBF-geförderten Netzwerkes „Intersexualität“ unterstützt.

Die Autorin erklärt, dass kein Interessenkonflikt im Sinne der Richtlinien des International Committee of Medical Journal Editors besteht

Manuskripteingang: 29. 3. 2004 revidierte Fassung angenommen: 20. 8. 2004

zZitierweise dieses Beitrags:
Dtsch Arztebl 2005; 102: A 673–678 [Heft 10]
Literatur
 1. Arnhold IJ, Latronico AC, Batista MC, Mendonca BB: Menstrual disorders and infertility caused by inactivating mutations of the luteinizing hormone receptor gene. Fertil Steril 1999; 71: 597–601.
 2. Bardin CW: Current therapy in Endocinology and metabolism. In: Leschek EW, Cutler GB: Familial male precocious puberty. St. Louis, Missouri: Mosby 1997; 343–345.
 3. Liu G, Duranteau L, Carel JC, Monroe J, Doyle DA, Shenker A: Leydig-cell tumors caused by an activating mutation of the gene encoding the luteinizing hormone receptor. N Engl J Med 1999; 341: 1731–17316.
 4. Martens JWM, Verhoef-Post M, Abelin N et al.: A homozygous mutation in the luteinizing hormone receptor causes partial Leydig cell hypoplasia: correlation between receptor activity and phenotype. Mol Endocrinol 1998; 12: 775–784.
 5. Misrahi M, Meduri G, Pissard S et al.: Comparison of immunocytochemical and molecular features with the phenotype in a case of incomplete male pseudohermaphroditism associated with a mutation of the luteinizing hormone receptor. J Clin Endocrinol Metab 1997; 82: 2159–2165.
 6. Richter-Unruh A, Wessels HT, Menken U et al.: Male LH-independent sexual precocity in a 3.5 year-old boy caused by a somatic activating mutation of the luteinizing hormone receptor in a Leydig cell tumor. J Clin Endocrinol Metab 2002; 87: 1052–1056.
 7. Richter-Unruh A, Jorch N, Wessels HT, Weber EA, Hauffa BP: Venous sampling can be crucial in identifying the testicular origin of idiopathic male luteinising hormone-independent sexual precocity. Eur J Pediatr 2002; 161: 668–671.
 8. Richter-Unruh A, Martens JW, Verhoef-Post M et al.: Leydig cell hypoplasia: cases with new mutations, new polymorphisms and cases without mutations in the Luteinizing Hormone receptor gene. Clin Endocrinol 2002; 56: 103–112.
 9. Richter-Unruh A, Verhoef-Post M, Malak S, Homoki J, Hauffa BP, Themmen APN: Leydig cell hypoplasia: absent LH receptor cell surface expression caused by a novel homozygous mutation in the extracellular domain. J Clin Endocrinol Metab 2004; 89: 5161–5167.
10. Stolecke H: Endokrinologie des Kindes und Jugendalters. In: Hauffa BP: Endokrinologische Testverfahren. Heidelberg: Springer-Verlag 1997; 590
11. Tapanainen J, Martikainen H, Dunkel L, Perheentupa J, Vihko R: Steroidogenic response to a single injection of hCG in pre- and early pubertal cryptorchid boys. Clin Endocrinol 1983; 18: 355–362.
12. Themmen APN, Huhtaniemi IT: Mutations of Gonadotropins and Gonadotropin Receptors: Elucidating the Physiology and Pathophysiology of Pituitary-Gonadal Function. Endocr Rev 2000; 21: 551–583.
13. Toledo SP, Brunner HG, Kraaij R, Post M, Dahia PL, Hayashida CY, Kremer H Themmen AP: An inactivating mutation of the luteinizing hormone receptor causes amenorrhea in a 46,XX female. J Clin Endocrinol Metab 1996; 81: 3850–3854.
14. Winter JS, Taraska S, Faiman C: The hormonal response to HCG stimulation in male children and adolescents. J Clin Endocrinol Metab1972; 34: 348–353.

Anschrift der Verfasserin:
Dr. med. Annette Richter-Unruh
Klinik für Pädiatrische Hämatologie/Onkologie
und Endokrinologie
Hufelandstraße 55, 45122 Essen
E-Mail: annette.richter-unruh@uni-essen.de