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Genesi e genetica dell’endometriosi

San Raffaele Scientific Institute

Luca PagliardiniOspedale San Raffaele, Milano

L’endometriosi è caratterizzata dalla presenza di ghiandole e stroma endometriali in sede ectopica

Le teorie per spiegare quale sia la patogenesi dell’endometriosi sono molteplici

E’ una malattia multifattoriale

Origine uterina Origine extra-uterina

Patogenesi dell’endometriosi


Le cellule mesoteliali peritoneali vanno incontro per cause ignote ad un fenomeno di metaplasia trasformandosi in cellule endometriali

Metaplasia celomatica

Resti mulleriani embrionali

Residui cellulari derivanti dalla migrazione dei dotti mulleriani a livello embrionale mantengono la capacità di svilupparsi in lesioni endometriali in seguito ad esposizione ad estrogeni



- 80% rischio in piu’ di sviluppare endometriosi in donne

esposte a dietilstilbestrolo in utero

- Correlazione tra diagnosi di endometriosi e peso alla nascita

- 70% rischio in piu’ in donne da gravidanza multipla

- Topi femmine nate da madre trattate con diossina nel corso della gravidanza hanno uteri con caratteristiche tipiche dell’endometriosi.



Origine in utero

Passaggio (reflusso) di tessuto endometriale dalla cavità uterina alla cavità addominale attraverso le salpingi, con il successivo impianto ectopico

Sangue mestruale trovato nella cavità peritoneale del 90% delle pazienti sane durante laparoscopia in fase peri-mestruale

La distribuzione anatomica delle lesioni endometriali supporta questa teoria

Il numero e la durata dei cicli mestruali sono associati alla probabilità di sviluppare endometriosi



Teoria della mestruazione retrograda

Vercellini et al., Nat Rev Endocrinol, 2014

La teoria della mestruazione retrograda spiega come i residui endometriali raggiungono la cavità peritoneale, ma una serie di step successivi sono necessari per l’impianto

La complessità della malattia


La complessità della malattia


Genetica dell’endometriosi

Hadfield et al. 1999 Galactose-1-phosphate uridyl transferaseGeorgiou et al. 1999 Estrogen ReceptorArvinitis et al. 2001 CYP1A1, GSTM1 and GSTT1Stefanson et al. 2001 GALTNakago et al. 2001 N-acetyl transferase 2Hadfield et al. 2001 GSTM1, GSTT1 and CYP1A1Hsieh et al. 2001 IL-1b promoter, IL-1b gene and IL-1 Rec. Ant.Hsieh et al. 2001 Androgen receptorWatanabe et al. 2001 Arylhydrocarbon receptor repressorBaxter et al. 2001 GSTM1Kitawaki et al. 2001 Estrogen Receptor-a Wieser et al. 2002 TNF-a promoterLee et al. 2002 TNF-a and IL-6 promoterHsleh et al. 2002 IL-4 and TNF-a promoterKado et al. 2002 CYP17 and CYP19Kitawaki et al. 2002 IL-10 promoterIshii et al. 2002 HLA-DRB1Wieser et al. 2002 PROGINS receptorHsieh et al. 2003 IL-10 promoterIshii et al. 2003 HLA Class I: HLA-DQB1 and HLA-DBP1Wieser et al. 2003 IL-1bArvanitis et al. 2003 CYP1A1, CYP19, GSTM1Viganò et al. 2003 ICAM-1Wieser et al. 2003 IL-6 promoterAsghar et al. 2004 TNF-a promoterHsieh et al. 2004 GSTM1 and Myeloperoxidase promoterHsieh et al. 2004 VEGFLattuada et al. 2004 p53Lattuada et al. 2004 Progesterone receptorTeramoto et al. 2004 TNF-a promoter and TNF receptorWang et al. 2004 Estrogen receptorKitawaki et al. 2004 IFN-g and IL-4 promoterDogan et al. 2004 PPAR-g2Lattuada et al. 2004 Androgen receptorHsieh et al. 2004 CYP17Hur et al. 2004 GSTM1, GSTT1 and GSTP1Hsieh et al. 2004 Angiotensin I-converting enzymeVigano et al. 2005 CTLA4



Uno studio di associazione genome-wide (GWAS) consiste nell’esaminare un numero altissimo di SNP e

varianti rare (fino a 4.5 milioni) in una popolazione molto grande al fine di trovare possibili associazioni

con un tratto fenotipico/malattia



Genome wide association studies (GWAS)

Gli SNP possono influenzare la predisposizione perdiverse patologie (es. malattie cardiache, diabete,tumori), ma non vengono mai modificati dallapatologia

L’ampiezza dell’effetto con cui ogni SNP influenza la malattia è molto piccola

Nel DNA umano si trovano circa 10.000.000 SNPs........e in teoria ognuno di loro potrebbe essere associato alla predisposizione per una malattia

Il 90% della variabilita inter-individuale è dovuta alla presenza di polimorfismi a singolo nucleotide (SNP)


Single Nucleotide Polymorphisms

32’678 controlli11’506 casi

5 studi GWAS condotti fino ad ora, su popolazioni sia caucasiche che asiatiche, hanno identificato 10 SNPs associati all’insorgere dell’endometriosi

Metanalisi condotta nel 2014 (Rahmioglu et al. Hum Reprod Update 2014) riunendo i risultati dei GWAS e di 4 studi di replicazione

2’859 (stadio III e IV)



Risultati GWAS

Chr SNP GENE N° of studies Pvalue OR

1 rs7521902 WNT4 7 1.8x10-15 1.18

2 rs13394619 GREB1 6 2.9x10-8 1.13

2 rs4141819 Intergenic 5 8.8x10-6 1.08

2 rs1250248 FN1 6 1.1x10-4 1.11

2 rs6734792 Intergenic 4 2.2x10-6 1.10

6 rs7739264 ID4 6 6.2x10-10 1.11

7 rs12700667 Intergenic 8 1.6x10-9 1.13

7 rs7798431 Intergenic 5 3.6x10-8 1.13

9 rs1333049rs10965235

CDKN2B-AS1 3 1.6x10-3

5.6x10-12

1.321.44

9 rs1537377 CDKN2B-AS1 5 5.8x10-12 1.12

12 rs10859871 VEZT 5 4.8x10-15 1.18

8 SNPs (localizzati in 7 regioni cromosomiche) associati alla malattia (p< 5.0x10-8)

Un nuovo SNP localizzato in prossimità del gene IL1A (rs6542095) è stato identificato in uno studio successivo alla metanalisi



Risultati GWAS

305 casiEndometriosi confermata per via

laparoscopica, con informazioni sullo stadio

e sulla localizzazione della malattia

2425 controlli (popolazione generale)

285 controlli laparoscopici

rs12700667 (intergenic)

rs1250248 (FN1)

rs7521902 (WNT4)

rs1333049 (CDKN2B-AS1)

rs17694933 (CDKN2B-AS1)

rs13394619 (GREB1)

rs4141819 (intergenic)

rs7739264 (ID4)

rs10859871 (VEZT)



Studio di replicazione

SNP GENE Pvalue OR IC 95%

rs12700667 Intergenic 0.98 0.99 0.82 - 1.21

rs1250248 FN1 0.056 1.20 0.99 - 1.45

rs7521902 WNT4 0.0055 1.36 1.09 - 1.69

r s1333049

rs17694933

rs13394619

rs4141819

rs7739264

Rs10859871

CDKN2B-AS1

CDKN2B-AS1

GREB-1

Intergenic

ID4

VETZ

0.0016

0.10

0.70

0.54

0.33

0.000069

1.32

1.16

1.03

1.06

1.10

1.43

1.11 - 1.57

0.97-1.39

0.87-1.24

0.88-1.27

0.91-1.33

1.20-1.71

endometriosis vs controlli popolazione generale



Studio di replicazione

Pagliardini et al, J Med Genet, 2013

Pagliardini et al, Hum Reprod, 2015

SNP GENE Pvalue OR IC 95%

rs12700667 Intergenic 0.8 1.02 0.82 - 1.29

rs1250248 FN1 0.002 1.41 1.12 - 1.76

rs7521902 WNT4 0.016 1.35 1.06 - 1.74

r s1333049

rs17694933

rs13394619

rs4141819

rs7739264

Rs10859871

CDKN2B-AS1

CDKN2B-AS1

GREB-1

Intergenic

ID4

VETZ

0.0006

0.03

0.77

0.03

0.53

2.0x10-4

1.41

1.25

1.03

1.25

1.07

1.47

1.15 - 1.72

1.02-1.81

0.84-1.27

1.02-1.55

0.86-1.33

1.20-1.81

stadio III – IV vs controlli popolazione generale

WNT4, VETZ, CDKN2B-AS1, FN1, GREB1, ID4 e loci intergenici

4% ereditabilità



VEZT (rs10859871) codifica per una proteina transmembrana, vezatina, dellegiunzioni aderenti. E’ implicata nel creare forze di tensione nel citoscheletrofavorendo l’adesione tra cellule. E’ un tumor suppressor gene che regola genicoinvolti nella migrazione e invasione cellulare

Wnt4 (rs7521902) è un gene critico per lo sviluppo degli organi riproduttivifemminili. Nei topi knock-out, l’assenza di Wnt4 determina completa assenza deidotti mulleriani. Il gene è espresso tanto dal normale peritoneo che dall’endometrio

CDKN2B-AS1 (rs1333049) codifica per un long non coding RNA. Nello stesso bloccodi linkage sono situati tre tumor suppressor gene, CDKN2A (P16), CDKN2B (P15) eARF (P14). CDKN2B-AS1 è stato dimostrato essere coinvolto nella regolazione dei tretumor suppressor genes


I geni

matarese

EstradiolER-b+COX-2

PGE2 SF1 +

Aromatase

Cholesterol

+

STAR

SCC

HSD3B2

17-hydrolyase17-20-lyase

Androstenedione


WNT4CDKN2B-AS1VEZTFN1GREB1IL1A

I geni

I loci genetici identificati fino ad ora costituiscono un punto d’inizio per definirele basi molecolari all’origine dell’endometriosi

Studi in popolazioni molto grandi, ben selezionate e caratterizzate sarannonecessari per identificare nuovi polimorfismi e per comprenderne i meccanismimolecolari

Al momento i polimorfismi identificati non possono essere utilizzati perprevedere il rischio di sviluppare la malattia


Conclusioni

GWAS nella popolazione Italiana

Correlazione genotipo-fenotipo

Questionario Self -reported •Storia mestruale•Anamnesi•Sintomi•Trattamenti medici•Dati familiari•Tratti fenotipici

Dati chirurgici molto dettagliati


Prospettive future

I professionisti coinvolti:Prof. Luigi AlioProf. Mauro BusaccaProf. Massimo CandianiProf. Luigi FedeleProf. Ludovico MuziiProf. Felice PetragliaProf. Valentino RemorgidaProf. Paolo VercelliniProf. Michele VignaliProf. Fulvio ZulloProf. Errico ZupiDott. Saverio ArenaDott. Valentino BergaminiDott. Nicola BerlandaDott.ssa Caterina ExacoustosDott. Stefano LuisiDott. Antonio MaioranaDott. Francesco ManeschiDott. Alberto MatteiDott. Renato SerracchioliDott. Edgardo SomiglianaDott.ssa Paola Viganò

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