Carenza congenita di Alfa-1-Antitripsina

ALTA FREQUENZA IN EUROPA E NEGLI USA PRINCIPALE CAUSA GENETICA DI ENFISEMA E DI EPATOPATIA

PRIMA CAUSA DI TRAPIANTO DI FEGATO IN ETA' PEDIATRICA

ALTO POLIMORFISMO DELLA PROTEINA (OLTRE 100 VARIANTI NORMALI E PATOLOGICHE)

MALATTIA DA ACCUMULO PROTEICO E MALATTIA CONFORMAZIONALE

ASSOCIAZIONE MUTAZIONE/MALATTIA (solo l'8-20% degli omozigoti Z sviluppa epatopatia)

Varianti dell‘alfa-1-antitripsina

Più comune variante “normale” della proteina

alfa-1-antitripsina

Livelli plasmatici di AAT leggermente ridotti

Rilevanza clinica minima

Malripiegamento della proteina che porta alla

polimerizzazione dell’AAT

Livelli plasmatici di AAT molto ridotti

Variante deficitaria più comune

Portano alla mancanza di alfa-1-antitripsina circolante

(mancanza completa di sintesi)

Variante M

Variante S

Varianti Null

Variante Z

Pi MM

M +

M + Condizioni basali

Normali livelli di AAT

M +++

M +++

Stimolazione clinica

+

+

+++

+++

Livelli sierici

di AAT elevati

(fino a 5vv i v.n.)

Epatocita

Z +

Z +

Condizioni basali

Z +++

Z +++

Stimolazione clinica

Severo deficit di AAT

Severo deficit di AAT

Pi ZZ

+++

+++

M +

Z +

+ 100%

Condizioni basali

Pi MZ

M +++

Z +++

Stimolazione clinica

+++ +++

Livelli sierici di AAT nella norma

85-90%

Livelli sierici di

AAT intermedi

Deficit di A1AT

Epatopatie

Patologie

polmonari

Neonati Bambini Adulti

La causa più frequente di trapianti di fegato in età

pediatrica.

Adulti

A1AT e patologie epatiche

L’epatopatia deriva dall’effetto tossico

della proteina mutata

Common:

- Z Glu342GAG-LysAAG V

- S Glu264GAA-ValGTA III

Rare:

-Mmalton/Cagliari deletion Phe52TTC II

-M procida Leu41CTG-ProCCG II

- Mm springs Gly67GGG-GluGAG II

- M nichinan deletion Phe52TTC II

- M-Siiyama Ser53TCC-PheTTC II

DEFICIENT VARIANTS Allele Mutation Exon

Z/Z and/or

Children’s Hospital of Pittsburgh

• Avete pazienti con deficit di A1AT?

• Carbamazepina (tegretol) fa regredire fibrosi e favorisce eliminazione di A1AT accumulata in epatociti

• Trial clinico: 12 mesi di tegeretol

• 001.855.428.2281

• liverstudy@chp.edu

• www.chp.edu/at_study

CONCLUSIONI

• I primi dati sulla carenza congenita di A1AT in Sardegna suggeriscono che la mutazione M-Cagliari è frequente in Sardegna e che lo stato di omozigosi e di eterozigosi devono considerarsi come un importante fattore di rischio per l’insorgenza di patologie epatiche e polmonari.

10-15%

85-90%

Nessun segno o sintomo Sintomi, ma non diagnosticati

Alfa-1-antitripsina:

Biologia molecolare

Gene inibitore delle proteasi (gene-Pi): codifica l‘alfa-1-antitripsina

cromosoma 14 (12.2 kb)

Principale sito di espressione: epatociti; secrezione addizionale nel rene, nel polmone e nell‘intestino tenue

Sono conosciuti oltre 100 alleli-Pi:

variante-M (normale)

varianti-S, -Z, -Null e altre

Figura gentilmente fornita dal Prof. David Lomas, Cambridge, UK

Alfa-1-Antitripsina (A1AT)

glicoproteina serica della fase acuta

prodotta principalmente dal fegato

Serpino antiproteasi Elastasi (Serino Proteasi)

Deficit di alfa 1 antitripsina (riduzione dell’85% 90%)

A1AT

Centro reattivo

Elastasi

Enfisema polmonare Cirrosi epatica, epatocarcinomi

Modificato da Crystal et al., Chest 1989 (95)

ILe356 Pro357

Pro361

ILe360

Met358

Ser359

Ser173

His41

Asp88

Asn95

Asn144

Asn46

Asn83

Asn247

Alfa-1-antitripsina

Elastasi neutrofila

Struttura di AAT e del suo substrato naturale

elastasi neutrofila (NE)

Sito attivo inibitorio Met358

IL GENE DELL’A1AT

LA SINTESI DELL’A1AT E’ CONTROLLATA DA UN GENE LOCALIZZATO SUL CROMOSOMA 14

IL GENE E’ ORGANIZZATO IN 7 ESONI E 7 INTRONI. E’ LUNGO 12,2 KB

I PRIMI 3 ESONI (IA, IB, IC) CONTROLLANO LA TRASCRIZIONE,

GLI ESONI 2,3,4 E 5 CODIFICANO LA PRODUZIONE DELLA PROTEINA.

IL GENE DELL’A1AT VIENE ESPRESSO DA.

EPATOCITI

MONOCITI

MACROFAGI ALVEOLARI

PANCREAS ESOCRINO

Regione non trascritta

ATG Sito d’inizio della trascrizione

TAA Codone di Stop

Esone 5 1A 1B 1C Esone 2 Esone 3 Esone 4

Il gene dell‘alfa-1-antitripsina (Pi)

Proteina AAT (394 aminoacidi)

La mutazione Z porta ad un cambiamento aminoacidico in posizione 342 (Glu > Lys)

La mutazione S porta ad un cambiamento aminoacidico in posizione 264 (Glu > Val)

Modificato da Crystal RG et al., Chest, 1989

Precursore della

proteina

418 aminoacidi

Proteina secreta

394 aminoacidi

1.75Kb mRNA

Regione non tradotta

ATG

Sito d’inizio traduzione

TAA Codone di Stop

Esone 5 1A 1B 1C

Esone 2 Esone 3 Esone 4

Mutazione S

(Glu264GAA >ValGTA)

Mutazione Z

(Glu342GAG > LysAAG

Accumulo intraepatico

Il gene dell’Alfa-1-Antitripsina

- M1 (Ala 213)

- M1 (Val 213) Ala213GCG-ValGTG III

- M3 Glu376GAA-AspGAC V

-M2 Arg101CGT-HisCAT II

-M4 Arg101CGT-His II

NORMAL VARIANTS

M/M

Allele Mutation Exon

NULL VARIANTS Allele Mutation Exon

- Nbelling Lys217AAG-Stop217TAG III

- Ngran falls Tyr160TAC-Cdel-Stop160 II

- Nmattawa Leu353TTA-inserz.T-Stop376 V

- Nhong kong Leu318CTC-delez.TC-Stop334 IV

- Nis procida delez. 17Kb tra exon II-IV II-IV

Null/Null

Ribosome

Golgi

CNX

ER

Cytosol

Glucosidase

I and II

EXIT

correctly

folded

Ribosome

Golgi

CNX

ER

Cytosol

Glucosidase

I and II

EXIT

correctly

folded

Un

Serum

deficiency

Abnormally

folded

Ubiquitin

Degradation

Proteasome

Polimerization

AAT secreta

Meccanismo nel deficit di alfa-1-

antitripsina

Delezione del gene

(codone di stop, mutazione „Null“)

No AAT o AAT non-funzionale

Degradazione dell‘mRNA instabile

Degradazione di polimeri AAT

Aggregazione di molecole di AAT

(fenotipo PiZ)

Modificato da Crystal RG, Pulmonary Diseases and Disorders. New York: McGraw-Hill; 1992: 671-673

Liver disease

Multiple factors

A1ATD

Acool

HCV

Secretion

patway

Degradation

patway

?

Exon 5

Z Mutation

(Glu342 G AG Lys A AG )

TAA

Stop codon

Untraslated regions

1A 1B 1C Exon 2 Exon 3

Exon 4

S Mutation

(Glu264G A A ValG T A )

ATG

Translational start site

M- like region

CTG GCA CAC CAG TCC AAC AGC ACC AAT ATC TTC TTC TCC

41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

M-Procida mutation

(Leu41CTG ProCCG ) M- Malton , M- Nichinan ,

M-Palermo, M-Cagliari mutation

(Phe51 or 52 TTC delation )

M- Siiyama mutation

(Ser53 Phe )

Shutter domain

AA

T se

rum

leve

l [µ

M]

Soglia protettiva di 11 µM

Co

nce

ntr

atio

ne

sie

rica

di A

AT

(μM

)

Genotipo dell’alfa-1-antitripsina Pi

Il livello sierico di alfa-1-antitripsina dipende dal

genotipo Pi

Rischio di enfisema no basso basso basso medio alto alto

Rischio di epatopatia no no no si si si no

Gene Pi: polimorfismo allelico

Varianti normali: M1, M2 …

Varianti Deficitarie: Z, S, MMalton …

Mutazioni Null: QOIsola di procida …

Mutazioni disfunzionali: Pittsburg, M Mineral Springs …

Sono conosciute oltre 100 varianti genetiche

Alcune di queste mutazioni causano il deficit di AAT

Alberi familiari di genotipi di AAT

M Z M S

M M M Z M S S Z M M M Z M Z Z Z

M Z M Z

Genitori

Figli

Livelli sierici di alfa-1-antitripsina per i genotipi

Pi più comuni

Modificato da Brantly M et al., Am J Med 1988 (84)

PiMM → da 20 µM a 53 µM

PiSS → da 20 µM a 48 µM

PiMZ → da 15 µM a 42 µM

PiSZ → da 10 µM a 23 µM

PiZZ → da 3 µM a 7 µM

PiZ/Null → da 0 µM a 2.5 µM

PiNull/Null → AAT non rilevabile