IL DEFICIT DI GH IN ETÀ PEDIATRICA - AccMed · Il ruolo del GH e dell’IGF-I nella crescita pre e...
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Corso FAD: Approccio alle Malattie Rare
IL DEFICIT DI GH IN ETÀ PEDIATRICA Stefano Cianfarani
Dipartimento di Medicina dei Sistemi, Università Tor Vergata, Roma U.O.C. Endocrinologia Molecolare, Ospedale Pediatrico Bambino Gesù, Roma
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Il processo di accrescimento
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Cartilagine di accrescimento
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Il controllo endocrino nell’accrescimento
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Il ruolo del GH e dell’IGF-I nella crescita pre e post-natale
IGF-I is involved in prenatal and postnatal growth
GH is involved in only postnatal growth
Age (years)
Cro
wn
–hee
l len
gth
ve
loci
ty (
cm/4
wee
ks) 10
8
6
4
2
0 10 20 30
Postmenstrual age (weeks)
2 6 10 14 18 4 8 2 16 0
4
8
12
16
20
Heigh
t velocity
(cm/year)
Birth
No GH
No IGF
50th percentile normal GH
No GH or no IGF-I
Direct sex steroid effect 40
Rosenfeld RG.N Engl J Med 2003; 349: 2184-2186
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Cause genetiche e acquisite di deficit di GH (GHD)
GHD
Genetic causes GH1 gene deletion
POU1F1, PROP1, LHX3, LHX4, HESX1 mutations
GHRH receptor defects
Idiopathic GHD
Acquired causes Hypothalamic–pituitary tumours
(e.g. germinoma) Cranial tumours
Cranial irradiation Traumatic brain injury
Hypothalamus
Pituitary
Wales JK. In: Brook C et al. Brook’s Clinical Pediatric Endocrinology (6th edn). Wiley-Blackwell, Oxford, UK, 2009, pp 124–54 Fujieda K, Tanaka T. In: Ranke MB et al. Growth Hormone Therapy in Pediatrics – 20 Years of KIGS. Basel, Karger, 2007, pp 16–22
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Eziologia del deficit di GH (GHD)
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Valutazione del bambino con bassa statura
Physical examination
Initial investigations
Genetic analysis
Consideration of therapy
History
Diagnosis
Endocrine investigations
Height, sitting height, weight, body mass index, height velocity
Parental heights Birth weight/length Nutritional assessment Evaluate for presence/absence of dysmorphic features
Screening tests to exclude systemic disease Start endocrine screen (including IGF-I, free serum
thyroxine (T4) and thyroid-stimulating hormone)
Repeat IGF-I measurements GH stimulation testing Other endocrine evaluations
Mod. da: Savage MO,et al. Clin Endocrinol (Oxf) 2010; 72: 721-728 Cohen P. et al. J Clin Endocrinol Metab 2008; 93: 4210-4217
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Anamnesi ed esame obiettivo
Patient history should assess(1,2)
Birth length, weight, head circumference, gestational age at birth (SGA/AGA)
Parental consanguinity, and height of parents and siblings
History of systemic symptoms
Intellectual retardation, emotional or psychological abnormality
Timing of pubertal onset
Previous height measurements (allow the creation of growth curves)
Physical examination should be performed by evaluating(1,2)
Length or height, sitting height, head circumference, weight, BMI
Pubertal stage
Growth velocity
Facial or body dysmorphic features
1. Growth Hormone Research Society. J Clin Endocrinol Metab 2000; 85:3990-3993 2. Cohen P. et al. J Clin Endocrinol Metab 2008; 93: 4210-4217
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“Gold standard” per la diagnosi del deficit di GH (GHD)
Peak GH responses < 10 µg/L (IS 80/505) < 7 µg/L (IS 98/574) to two different provocative tests
Pitfalls:
GH stimulation tests are:
Invasive
Nonphysiological
Hazardous
The threshold level used to define a normal GH response is defined arbitrarily
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Risposta alla terapia con GH nel deficit di GH
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Statura finale nei pazienti con deficit di GH dopo terapia sostitutiva con GH
Median initial GH dose: 0.20 mg/kg/week (equivalent to 0.03 mg/kg/day)
Near-final height SDS: −0.8 for isolated GHD (IGHD) and −0.7 for MPHD
No marked difference between patients with IGHD and MPHD
Differences in responsiveness and wide range of near final height values
Caucasian males n = 505
130
140
150
160
170
180
190
200
50
60
70
80
90
100
110
120
40
0 5 10
Chronological age (years)
20 25 30 15
Hei
ght
(cm
)
Blue box plot represents medians and 25th and 75th percentiles, with whiskers at the 10th and 90th percentiles
Data from KIGS; Reiter EO, et al. J Clin Endocrinol Metab. 2006; 91: 2047-2054
Near-adult height
Starting height
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La risposta alla terapia con GH è variabile
Differences can be attributed to:
Diagnosis
Age
GH dose
Parental height (Ht)
Compliance
Intercurrent illness
Other (endocrine) therapies
And still poorly defined molecular and biochemical factors that may include:
The structure and concentration of GH receptors
The robustness of the post-receptor signaling cascade
IGF-I transcriptional and translational efficiency
Epiphyseal responsiveness to GH, IGF-I
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Risposta del GH ai vari test di stimolazione ipofisaria in soggetti normali
Shalet SM, et al. Endocr Rev 1998; 19: 203-223
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Asse GH-IGF-I
GH-IGF- cartilage AXIS
IGF-I + IGFBP-3 + ALS
Hypothalamus
GHRH SS
GH
Pituitary
Liver
Bone
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Livelli di IGF-I nel deficit di GH (GHD) e nella bassa statura idiopatica (non-GHD) rispetto ai valori normali
Non-GHD
0 5 10 15 20
GHD
0
100
200
300
400
500
600
IGF-
I (μ
g/L
)
Age (years)
0 5 10 15 20 0
100
200
300
400
500
600
IGF-
I (μ
g/L
)
Age (years)
95th centile
50th centile
5th centile
95th centile
50th centile
5th centile
Ranke MB, et al. Horm Res 2000; 54: 60-68
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-1.9 z-score
IGF-I
Cut-off (10 g/L)
GH
GH tests: Sensitivity: 100% Specificity: 57%
IGF-I: Sensitivity: 73% Specificity: 95%
GHI
ISS
Sensibilità e specificità del dosaggio dell’IGF-I nella diagnosi di GHD (1)
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Sensibilità e specificità del dosaggio dell’IGF-I nella diagnosi di GHD (2)
Author Sensitivity Specificity
Cianfarani et al. 1995 75% 90%
Nunez et al. 1996 69% 76%
Juul et al. 1997 53% 98%
Tillman et al. 1997 34% 72%
Rikken et al. 1998 65% 78%
Mitchell et al. 1999 62% 47%
Weinzimer et al. 1999 73% NA
Granada et al. 2000 70% 95%
Cianfarani et al. 2002 73% 95%
Bussieres et al. 2000 72% 95%
Das et al. 2003 86% 100%
Lissett et al. 2003 86% NA
Boquete et al. 2003 68% 97%
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Sensibilità e specificità della velocità di crescita nella diagnosi di GHD (3)
HV
25th centile
HV: Sensitivity: 82% Specificity: 43%
GH
Cianfarani S, et al. Clin Endocrinol (Oxf) 2002; 57: 161-167
Cut-off (10 g/L)
GHI
ISS
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Sensibilità e specificità della velocità di crescita e dell’IGF-I nella diagnosi di GHD
A B
C D
(44%) (26%)
(23%) (7%)
Cut-off (25th centile)
GHI
ISS
IGF-I
HV
-1.9 z-score
IGF-I + HV: Sensitivity: 97% Specificity: 98% Cianfarani S, et al. Clin Endocrinol (Oxf) 2002; 57: 161-167
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Conclusione
A simple assessment of Height Velocity and IGF-I may lead to
exclude or, in association with only one GH stimulation test,
make the diagnosis of GHI in more than half of patients with
short stature
High Sensitivity & Specificity of HV + IGF-I Measurements:
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Caratteristiche cliniche del bambino con ipopituitarismo
Jaundice, hypoglycaemia, microphallus, undescended testes
Features of hypothyroidism
Prominent forehead, mid-facial hypoplasia
Delayed dentition, bone maturation
Increased subcutaneous fat, decreased muscle mass
Thin sparse hair, high-pitched voice and slow nail growth
Short stature, poor growth velocity
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Risonanza magnetica cerebrale di neonato con GHD (1)
Pituitary Aplasia Normal Pituitary
Sezione sagittale
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Risonanza magnetica cerebrale di neonato con GHD (2)
Pituitary Aplasia Normal Pituitary
Sezione coronale
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Formazione dell’ipofisi durante lo sviluppo embrio-fetale
Kelberman D, et al. Endocr Rev 2009; 30: 790-829
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Fattori di trascrizione che intervengono nella formazione dell’ipofisi durante lo sviluppo embrio-fetale
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Fenotipi associati a mutazioni di PIT1, PROP1, HESX1, LHX3 e e LHX4
Parks JS, et al. J Clin Endocrinol Metab 1999; 84: 4362-4370
Gene PIT1 PROP1 HESX1 LHX3 LHX4
GH Absent Low Low Low Low
Prl Absent Low Low/? Absent Low
TSH Low Low Low/? Absent ?
LH, FSH Normal Absent Low/? Absent ?
ACTH Normal Low in 1/3 ? Normal Low
ADH Normal Normal N/Low Normal Normal
Pituitary S/M S/M/L/XL/
XXL S S/XL S
Complex Phenotype
NO NO SOD/EPP/
PA EPP/
Chiari I
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Risonanza magnetica cerebrale con normale morfologia dell’area ipotalamo-ipofisaria (sezione sagittale)
Michael Besser M, Thorner MO. Comprehensive Clinical Endocrinology, Third Edition. Elsevier, 2010
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Risonanza magnetica cerebrale con normale morfologia dell’area ipotalamo-ipofisaria (sezione coronale)
Michael Besser M, Thorner MO. Comprehensive Clinical Endocrinology, Third Edition. Elsevier, 2010
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Neuroipofisi Ectopica
Agenesia del Peduncolo
Ipoplasia Ipofisaria
Caratteristiche neuroradiologiche del deficit di GH
Michael Besser M, Thorner MO. Comprehensive Clinical Endocrinology, Third Edition. Elsevier, 2010
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Neuroimaging nelle mutazioni di HESX1
Control Sibling 1 Sibling 2
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Fenotipo fetale nelle mutazioni di HESX1
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Displasia setto-ottica (SOD)
Variable combination of midline forebrain abnormalities, eye abnormalities and hypothalamo-pituitary abnormalities
Rare: reported incidence 1/50,000; probably commoner:
2/3 features to make the diagnosis
Commoner in younger mothers: controversial
Mean age of SOD mothers 25.1 (n=113); CPHD 29 (n=117)
McNay DE, et al. J Clin Endocrinol Metab 2007; 92: 691-697
Patel, et al. 2006
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Mutazioni di HESX1
HESX1 mutations rare: overall incidence in hypopituitarism and SOD <1% (n=861) (McNay et al., 2006)
Variable inheritance: dominant, recessive
Variable phenotypes: SOD, CPHD, IGHD
Posterior pituitary may be eutopic or ectopic/undescended
Anterior pituitary may be hypoplastic or aplastic
Engrailed homology domain
Paired-like homeodomain
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Grave deficit di GH in bambino di 7 anni
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Mutazioni di PROP1
Commonest gene implicated in familial CPHD (50%)
22 mutations identified in >160 patients
Autosomal recessive
Phenotype: GH, TSH, PRL, FSH and LH deficiency
Variable cortisol deficiency
Variability of phenotype between mutations and with same mutation
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Massa ipofisaria associata a mutazione di PROP1
PROP1 A301, G302 DELETION
Enlarged pituitary at age 8.8 years (upper panels)
Reduced pituitary size at age of 15 years
Mendonca BB, et al. J Clin Endocrinol Metab 1999; 84: 942-945
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Meccanismo della massa?
Prop1 allows for the differentiation and ventral migration of progenitors from the proliferative zone of Rathke’s pouch into the developing anterior lobe
With Prop1 mutations, there is a failure of precursor cells to migrate from RP
Trapped cells give rise to a large pituitary
Subsequent apoptosis leads to hypoplasia
Ward RD, et al. Mol Endocrinol 2005; 19: 698-710
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Mutazioni di POU1F1 (PIT1)
28 mutations in POU1F1 associated with CPHD in >60 patients
GH, PRL and variable TSH deficiency
Autosomal recessive/dominant
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Considerazioni conclusive
Establishing the genotype can aid the management of individual patients with hypopituitarism
For example, in a patient with an identified PROP1 mutation careful monitoring of the anterior pituitary is indicated. The identification of a mutation within POU1F1 predicts that cortisol and gonadotrophin secretion will remain normal in the patient
Identification of the genotype can also aid in genetic counselling and early diagnosis, particularly in autosomal dominant POU1F1 mutations
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Raccomandazioni finali
Children with suspected endocrine-related growth failure should be referred to a paediatric endocrinologist for assessment of defects in the GH–IGF axis
Within the GH–IGF axis continuum, both GHD and severe primary IGFD should be considered as causes of short stature
Savage MO, et al. Clin Endocrinol (Oxf) 2010; 72: 721-728