Lezione XII PATOLOGIA GENETICA 06-11-07

Come abbiamo detto la volta scorsa, le malattie da accumulo lisosomiale sono legate ad un difetto enzimatico nella maggior parte dei casi e costituiscono il gruppo più importante di malattie genetiche legate all’alterazione di un enzima.

Sono nella maggior parte dei casi trasmesse come carattere autosomico recessivo, e negli eterozigoti la produzione al 50% dell’enzima normale è sufficiente a non dare manifestazioni di malattia.

Oggi inizieremo a vedere le sfingolipidosi, una malattia il cui nome è abbastanza famoso e che avrete sentito nominare in associazione a disturbi del sistema nervoso centrale. E’ abbastanza famosa perché è stata studiata proprio per queste manifestazioni.

In realtà è una malattia che riconosce cause diverse in cui si ha sempre accumulo di sfingomielina legata all’alterazione di un enzima, la sfingomielinasi, codificata dal gene FNTD1.

In realtà si conoscono due varianti di questa malattia: una è divisa in due sottotipi, A e B, ed è legata alla mutazione dell’enzima sfingomielinasi ed è una malattia da accumulo lisosomiale; il tipo C,in realtà, è una mutazione che riguarda un altro gene (NPC1 e NPC2, nella maggior parte dei casi NPC1. Le mutazioni a carico di NPC2 sono molto rare, non è necessario ricordarle).

Nel loro insieme presentano un’incidenza molto bassa, 1:150.000 nati, e non è una malattia da accumulo lisosomiale, anche se in molti testi la trovate ancora inclusa in questo gruppo perché all’inizio era stata associata in base a caratteristiche di tipo biochimico, microscopico.

Il tipo C, che non considereremo una malattia da accumulo lisosomiale, è legata all’alterazione di una proteina codificata. Nel caso di NPC1 la proteina codificata è importante per il trasporto del colesterolo, si trova sul versante interno della membrana citoplasmatica ed una mutazione di questa proteina altera il metabolismo del colesterolo, portando ad un accumulo di lipidi all’interno della cellula.

Per quanto riguarda NPC2 le funzioni della proteina codificata non sono ben note, anzi molto probabilmente è anch’essa legata al metabolismo ed al trasporto del colesterolo, in quanto si è visto che è in grado di legare il colesterolo. La sua funzione è però ancora incerta.

Noi ci occuperemo delle malattie di tipo A e B. Anche queste sono trasmesse come caratteri autosomici recessivi, come la maggior parte dei casi di alterazione di tipo enzimatico.

Il tipo A è quello che dà le manifestazioni più gravi. Il paziente non supera i primi anni di vita per danno multi organo ed il decesso solitamente avviene entro tre anni. Una caratteristica particolare di questo tipo di malattia è la splenomegalia e l’interessamento del sistema nervoso. È la forma più nota; la caratteristica di questi bambini/neonati è di avere una milza di dimensioni estremamente voluminose, che occupa gran parte dell’addome ed è definito come deformità addominale.

Nel complesso la sfingolipidosi di tipo A è estremamente rara nella popolazione generale, ma esiste un’incidenza superiore negli ebrei Ashkenazi, i quali presentano un‘incidenza di malattie ad accumulo lisosomiale stranamente elevata. Qui addirittura arriviamo a 1:40.000, che è decisamente elevato rispetto alla popolazione generale.

Nell’insieme la malattia di tipo A è geneticamente eterogenea, ma nel 92% dei casi,quasi la totalità, è legata a tre mutazioni di tipo puntiforme: in due casi si tratta di una mutazione missenso, mentre il terzo caso è una delezione che provoca frame shift con la formazione di un codone di stop. In questa variante l’attività della sfingomielinasi è pari a zero, mentre invece, nel tipo B c’è un’attività enzimatica residua.

La differenza tra il tipo A ed il tipo B non è stata fatta sulla base della genetica, ma sulla base dell’attività enzimatica e prima ancora sulla base della clinica, perché questi pazienti avendo un’attività enzimatica residua, resistono sino all’età adulta e presentano principalmente i segni dell’accumulo viscerale, quindi con aumento notevole delle dimensioni di fegato e milza ed aumento delle dimensioni dei linfonodi. Anche in questo caso è abbastanza eterogenea, sono state descritte circa 10 mutazioni responsabili della malattia, e si pensa che sia da attribuire a questa variabilità genetica anche la variabilità delle manifestazioni cliniche. Infatti anche dal punto di vista clinico si osservano diversi livelli d’interessamento degli organi interni.

Il tipo B non presenta una maggiore incidenza negli ebrei, diciamo che ha una diffusione molto bassa, è una malattia molto rara e non ci sono popolazioni che presentano un’incidenza più alta.

Dal punto di vista istologico, possiamo trovare dei fagociti mononucleati, istiociti che presentano il classico aspetto schiumoso. Al microscopio ottico appaiono come tanti vacuoli, in realtà si tratta di tanti lisosomi distesi, ripieni della sfingomielina. Questa è una caratteristica abbastanza tipica del tipo B.

Esiste un altro tipo di sfingolipidosi, (attenzione a non confonderle perché spesso sono simili tra loro!!), detta malattia di Gaucher. Questa è da ricordare perché è la più frequente ed è legata a mutazioni del gene che codifica per la glucocerebrosidasi. In tutti i casi viene trasmesso come autosomico recessivo. In questo caso l’accumulo si presenta prevalentemente nelle cellule del sistema fagocitario, macrofagi e monociti, e l’interessamento dipenderà dalla distribuzione di queste cellule mononucleate nei diversi tessuti. La tossicità è stata dimostrata per la linea monocitaria del sistema monocito-macrofagica, ma in questa patologia si verifica anche danno a livello neuronale. Però non è stata dimostrata una relazione diretta tra accumulo di cerebroside e danno neuronale, nel senso che è dubbio che i neuroni possano accumulare cerebroside in quantità tossiche. Si pensa che l’effetto tossico sia legato più che altro all’infiltrazione di istiociti con effetto tossico secondario, però dal punto di vista patogenetico non è chiaro.

In questo tipo di sfingolipidosi abbiamo detto che le cellule accumulano il cerebroside e assumono un aspetto particolare: il citoplasma appare ripieno ma non appare vacuolato, come abbiamo visto, invece, nelle cellule schiumose della linea B. Appare ripieno, e al microscopio elettronico possiamo distinguere i mitocondri distesi e aumentati di volume. Queste cellule si chiamano cellule di Gaucher e possono essere identificate in diversi tipi di organi, sede dell’accumulo: fegato, milza, midollo osseo, linfonodi e sistema linfatico. Ricordiamo soprattutto i linfonodi e che non è stato dimostrato accumulo nei neuroni. Ovviamente le varie manifestazioni cliniche dipenderanno dagli organi in cui si accumulo:

Fegato e milza ci daranno epato e splenomegalia, con diversi livelli di disfunzione epatica a seconda dei livelli di accumulo;

A livello del midollo osseo potremmo avere disturbi dell’emopoiesi, potremmo avere lesioni a livello della struttura scheletrica e linfomegalia.

La diagnosi può essere effettuata mediante misurazione dell’attività enzimatica sui leucociti da un prelievo periferico. Il test è abbastanza semplice, l’unico problema è che la diagnosi può essere fatta solo su individui già malati. La diagnosi dal punto di vista genetica è più complessa perché sono state descritte più di 150 mutazioni che riguardano sempre questo gene. Quindi la diagnosi prenatale è difficile, ma non impossibile. La prevenzione è ancora più complessa perché non è possibile identificare gli eterozigoti mediante il sistema enzimatico, perché l’attività enzimatica negli eterozigoti è normale, tant’è che non manifestano nessun segno e nessun sintomo di malattia. Ciò permette a questo carattere, trasmesso in modo recessivo, di diffondersi e quindi causare una malattia che è relativamente frequente.

Dal punto di vista della classificazione, possiamo distinguere tre tipi:

TIPO I è il più frequente ed è quello che effettivamente si incontra. Nel 99% dei casi quindi abbiamo il tipo I. Viene anche chiamata forma cronica, o forma cronica non neuropatica o forma adulta. Questo perché si può manifestare clinicamente nel paziente a qualsiasi età, in quanto le manifestazioni possono variare di gravità e può esserci, a seconda della mutazione, un maggiore o minore coinvolgimento di diversi organi. Quindi possiamo avere, combinate in modo vario, l’epato e la splenomegalia, l’anemia, la leucopenia e la piastrinopenia, che sono legate al coinvolgimento di fegato, milza e midollo osseo e poi abbiamo osteoporosi. Ricordatevi che nel tipo I il sistema nervoso non è interessato.

Il fatto che questa sia una malattia/manifestazione relativamente controllabile, perché comunque consente agli individui di raggiungere l’età adulta, è legata al fatto che questi pazienti hanno un’attività residua dell’enzima glucocerebrosidasi. E quindi anche in questo caso la divisione in tipo I, II, III non è legata alla genetica, che è eterogenea anche all’interno dei gruppi, ma si basa sulla biochimica, ossia sull’attività enzimatica, e sulle manifestazioni di malattia (anche in questo caso principalmente la suddivisione viene fatta in base all’esordio e alla gravità della malattia).

Anche in questo caso si ha una maggiore incidenza nelle popolazioni ebree. Questo ha fatto sorgere un dubbio: come mai in queste popolazioni sono così frequenti le malattie da accumulo lisosomiale?

R: “è una popolazione chiusa”.

Per quale motivo principalmente mutazioni a carico di questi enzimi danno queste manifestazioni cliniche molto simili, mentre invece dovremmo trovarci di fronte ad una genetica aberrante se così fosse, con tanti altri difetti?Invece loro sono famosi per le malattie da accumulo. Evidentemente questo è stato favorito dal fatto che sono tutti difetti trasmessi come caratteri autosomici recessivi.

Però cosa può farvi venire in mente il fatto che esistano tante mutazioni diverse tra loro che riguardano lo stesso sistema?

Si è ipotizzato che potesse esserci un passaggio genetico legato, si pensa, ad una ridotta incidenza di determinate infezioni batteriche. Però questa è solo un’ipotesi; sicuramente è determinata da una selezione e quindi queste persone in determinate condizioni hanno probabilmente un vantaggio dovuto al fatto di avere questa mutazione. Non è chiaro quale sia questo vantaggio, si ipotizza una ridotta incidenza di determinate infezioni. Sicuramente è legata all’interazione del substrato genetico con l’ambiente, perché è presente soltanto in gruppi etnici, gli ebrei, di determinate zone del centro-est d’Europa, e quindi probabilmente sono andati incontro a determinate mutazioni ambientali che hanno favorito il manifestarsi di questo tipo di patologia.

TIPO II forma rara; si chiama acuta o neuropatica infantile. Acuta perché ha un esordio drammatico, esordisce entro i sei mesi d’età e purtroppo porta a morte entro i due anni. Sono presenti tutti i segni d’interessamento degli organi viscerali che abbiamo visto per il tipo I, quindi anche qui ci sarà piastrinopenia, leucopenia,anemia, epato e splenomegalia, naturalmente non parlatemi di osteoporosi a sei mesi. Poi troverete in qualche libro la triade:

Strabismo;

Trisma: contrattura muscolare di tipo non ciclico, quindi non alternata a fasi di rilassamento muscolare, come accade nei brividi scuotenti, che riguarda i muscoli masticatori. È classico il trisma tetanico, che è una classica contrattura della muscolatura masticatoria che impedisce di aprire la bocca. Lo possiamo trovare in malattie neurologiche di diverso tipo, ma di solito è tipico del tetano.

Retroflessione del capo.

La triade è frequente nel tipo II, però la si ritrova anche in altre malattie. Quindi va bene ricordarla, ma non permette di fare diagnosi. È legata al grave interessamento del tronco encefalico e dei nervi cranici ed è questa la caratteristica principale del tipo II, la grave neuropatia. Questa forma presenta un esordio così precoce ed una tale gravità perché questi pazienti non presentano un’attività residua della glucocerebrosidasi, quindi non è determinabile un’attività enzimatica in generale. Poi in realtà anche in questo caso la genetica è eterogenea ed in alcuni casi ci può essere un minimo di attività ma insufficiente e quindi provoca un grave accumulo di cerebrosidi con morte del paziente.

TIPO III forma rarissima, viene chiamata subacuta o neuropatica giovanile. Giovanile perché l’esordio è più tardivo rispetto alla neuropatica infantile e le manifestazioni cliniche sono intermedie, perché sono simili al tipo II perché c’è l’interessamento neuronale, si ha comunque decesso del paziente in età precoce, però le manifestazioni appaiono tardivamente ed iniziano simulando il tipo I, quindi con un (?) caratterizzato principalmente da un interessamento viscerale. In questi pazienti in generale l’aspettativa di vita è ugualmente estremamente ridotta, la diagnosi spesso viene fatta tardivamente, ma purtroppo una diagnosi precoce non consente di avere una aspettativa di vita maggiore. Dal punto di vista terapeutico l’unica terapia che sembra avere un discreto successo è quella enzimatica sostitutiva, ma questa è efficace solo in pazienti del tipo I, pazienti in cui c’è comunque un’attività enzimatica residua. Sono state provati altri approcci : terapia genica, trapianto di midollo (perché trapianto di midollo? Perché essendo coinvolte le cellule della serie bianca si è pensato che con una ablazione del midollo ed successivo trapianto fosse possibile migliorare la malattia riducendo gli accumuli a livello viscerale. Questo approccio in realtà, per ora non ha dato grandi risultati, è ancora in fase di studio. Sicuramente l’approccio legato all’ingegneria genetica potrà dare sicuramente dei risultati migliori.

MUCOPOLISACCARIOSI

Queste sono un gruppo di malattie e l’accumulo lisosomiale riguarda dermatansolfato, eparansolfato, cheratansolfato e probabilmente nel vostro libro troverete anche il condroitinsolfato. Anche in questo caso il difetto genetico è estremamente eterogeneo e può riguardare qualunque degli enzimi che sono coinvolti nella degradazione dei mucopolisaccaridi. Si tratta di una serie di malattie estremamente eterogenee, tant’è che esistono sette varianti maggiori e tantissime sottovarianti. Naturalmente non è necessario ricordare le sottovarianti, ne vedremo alcuni esempi significativi. Dal punto di vista della genetica e dell’ereditarietà, si tratta di malattie recessive. Un tipo è legato al cromosoma X. Quindi anche qui grande variabilità genetica che dà delle manifestazioni cliniche abbastanza simili: una caratteristica tipica di questi pazienti è un aspetto grossolano del volto, classici segni che si possono osservare in alcune malattie anche di tipo endocrinologico, quindi con un aspetto grossolano, con gli zigomi marcati e quindi sarebbe un fenotipo riconoscibile anche a prima vista. Poi abbiamo un’opacità corneale, una sordità di tipo misto (come avete già visto in anatomia e fisiologia studiando gli organi di senso, la trasduzione avviene in parte mediante un sistema meccanico, quindi attraverso la membrana timpanica, la catena di ossicini, e in parte mediante il sistema di trasduzione di tipo elettrico, l’orecchio interno. Le sordità in generale, qualunque sia la causa, possono riconoscere un’alterazione di una di queste vie o di entrambe. Quando facciamo un esempio di interessamento puro del sistema di trasduzione del segnale dell’orecchio interno per esempio, può essere un ictus che danneggia la parte neuronale; invece un esempio puro di lesione del sistema di trasduzione meccanico è la rottura della membrana timpanica, oppure l’alterazione degli ossicini dell’orecchio medio. In questo tipo di patologia riscontriamo entrambe le alterazioni), un difettoso accrescimento e quindi la curva di crescita del bambino sarà alterata (la curva di crescita è monitorata dal pediatra ed è una curva in cui ad ogni età deve corrispondere un determinato accrescimento. A prescindere dalle dimensioni assolute del bambino, la curva che va rispettata è la pendenza della curva di crescita), poi abbiamo importanti alterazioni delle valvole cardiache (noi abbiamo un’alterazione che interesserà soprattutto la valvola mitrale), poi abbiamo disostosi multiple, cioè difetti di (?), epato e splenomegalia quasi sempre presenti in tutte le forme e poi un’altra caratteristica è

il deterioramento mentale progressivo,ossia il bambino sino ad una certa età acquisisce capacità che hanno maturazione dal punto di vista ciclo-motorio, impara determinate attività e poi pian piano le perde ed è una cosa drammatica perché si vede la progressiva perdita di capacità ormai acquisite dal bambino e allora si cerca di fare la diagnosi il più in fretta possibile per escludere le cause che possono essere curate.

Perché questa particolare manifestazione? Perché in questo caso l’accumulo di mucopolisaccaridi è progressivo, quindi peggiora con l’età. Per cui ciò che all’inizio non era causa di tossicità, pian piano determina una manifestazione clinica della malattia. La manifestazione anche in questo caso dipende da dove sono accumulati questi mucopolisaccaridi e li ritroviamo a livello dei fagociti mononucleati, delle cellule endoteliali, dei fibroblasti e delle cellule muscolari lisce intimali, quindi un interessamento del sistema cardiovascolare. Infatti nel loro insieme queste manifestazioni determinano interessamento del fegato, del sistema dei fagociti e la milza, il midollo osseo per infiltrazione dei fagociti,ugualmente i linfonodi, però c’è una novità: l’interessamento del cuore e dei vasi sanguigni per interessamento di fibroblasti, cellule endoteliali e cellule muscolari lisce. Questa è una caratteristica da ricordare, infatti la malattia ischemica del cuore è una delle principali cause di morte in questi pazienti. Quindi non più interessamento del sistema nervoso centrale, danno multi organo, cioè li troviamo anche qui ma in questo caso l’accumulo è progressivo quindi questi pazienti avrebbero una prospettiva di vita migliore se non ci fosse il problema dell’interessamento cardiovascolare. Questi pazienti possono andare incontro ad infarti in età giovanile oppure a rotture di vasi. Di queste sindromi io vorrei che voi ricordaste la sindrome di Hurler per la sua gravità e la sindrome di Hunter perché trasmessa come carattere legato alla X.

D: la diagnosi genetica di certe malattie che sono evidenti e quindi in teoria non ci dovrebbe essere bisogno, perché si fa?

R:il fatto è che all’inizio non c’è la certezza che sia una malattia genetica e poi la si vuole caratterizzare perché si vuole dare una risposta ai genitori che poi vogliono avere un altro figlio. Prendete l’esempio della Duchenne, in questo caso è importante la diagnosi genetica; si tratta infatti di una malattia trasmessa come carattere legato al sesso, quindi trasmessa dalla madre a tutti i figli maschi. Vi capita una paziente con un figlio affetto da distrofia muscolare, voi dovete fare diagnosi, perché se lei vuole avere un altro figlio deve sapere qual è il rischio e che non potrà mai avere figli maschi. Poi nel progresso della medicina si parla di un aumento e miglioramento delle nostre conoscenze, che avviene mediante diagnosi genetiche clinicamente inutili. Nelle malattie da accumulo lisosomiale è importante valutare l’attività enzimatica perché è quella che ci dice che margine ho per il mappamento. Vi ricordate? Vi avevo fatto un esempio della fenilchetonuria: li si può agire in qualche modo, ma solo su alcune forme. Quindi la diagnosi genetica può avere un’importanza pratica oppure può essere utile solo a migliorare le nostre conoscenze.

GLICOGENOSI

Rispetto alle malattie da accumulo lisosomiale che abbiamo visto prima, qui introduciamo una novità. Le glicogenosi infatti sono malattie estremamente eterogenee. Le manifestazioni dipendono da dove si avrà l’accumulo, il quale potrà essere limitato o ad alcuni organi o organo specifico,oppure può essere diffuso a tutti gli organi. Questo dipenderà dalla distribuzione tissutale dell’enzima interessato dall’alterazione. Quindi distribuzioni e manifestazioni dipenderanno dal difetto genetico, che può interessare qualunque enzima facente parte della via di degradazione o sintesi del glicogeno. Esistono un gran numero di varianti,però noi le vogliamo raggruppare in tre tipi. Anche in questo caso, come per le altre forme, l’aggregazione di tipi di malattie omogenee viene fatta in base alla clinica più che altro; quindi l’alterazione di diversi geni e la conseguente alterazione di diversi enzimi possono portare a malattie che vengono comunque raggruppate nella forma epatica. Quindi queste tre forme, la forma epatica, la forma miopatica e la forma generalizzata, sono al loro interno eterogenee sia per la genetica che per l’enzima coinvolto. Quindi a parità di gene coinvolto, quello

stesso gene può presentare mutazioni di tipo diverso e all’interno della stessa forma, quindi forma epatica ci possono essere più geni coinvolti, quindi con diversi enzimi alterati.

Vi ho detto all’inizio che è una malattia particolare che io ho inserito tra le malattie di accumulo lisosomiale ma che in realtà è già una malattia di transizione tra le forme lisosomiali e quelle non lisosomiali. L’unica forma che porta all’accumulo lisosomiale è la forma generalizzata dove si ha un deficit di maltasi acida con accumulo lisosomiale.

Vediamo un attimo la via della sintesi e del catabolismo del glicogeno. Qui abbiamo la maltasi acida lisosomiale,che quando è mutata porta alla forma generalizzata, e poi qui abbiamo la glucosio-6-fosfatasi e la fosforilasi che noi prenderemo come esempi tipici di glicogenosi. Qualunque di questi enzimi può essere coinvolto, ma noi tratteremo questi. Se voi capite questi due esempi, capite il perché della distribuzione particolare o non specifica.

FORMA EPATICA

Faremo l’esempio della glicogenosi di tipo I. E’ caratterizzata dalla mancanza della glucosio-6-fosfatasi il cui gene si trova nel cromosoma 17. Esiste una forma più rara di glicogenosi di tipo I dovuta ad una mutazione del cromosoma 11, però interessa la transferasi e non la fosfatasi. È una forma molto rara, basta che vi ricordiate quella che interessa il cromosoma 17. Esistono a carico di questo gene oltre 60 mutazioni note. La maggior parte sono mutazioni missenso. La genetica è poco conosciuta perché è difficile studiarla, bisognerebbe avere un registro internazionale di pazienti affetti da glicogenosi di questo tipo per tenere la genetica sotto controllo e poter fare test genetici a tutti quei pazienti che presentano l’alterazione. L’incidenza è molto dubbia, in alcuni casi è di 1:40.000, in altri casi 1:100.000, la malattia è comunque abbastanza rara. Essendo una forma epatica, l’alterazione determina una mancata immissione in circolo di glucosio a partire da glicogeno; quindi il quadro clinico sarà dominato da ipoglicemia e molte manifestazioni cliniche son conseguenti all’ipoglicemia più che all’accumulo di glicogeno. L’unico segno clinicamente evidente legato all’accumulo di glicogeno, oltre l’epatomegalia, è la nefromegalia, ossia un aumento delle dimensioni dei reni; mentre le alterazioni del metabolismo lipidico e della piastrinopenia sono conseguenze secondarie alle alterazioni del metabolismo degli zuccheri, che dipendono dalla mancata messa in circolo del glucosio da parte del fegato.

FORME MIOPATICHE

Qui è interessato un enzima muscolare, la fosforilasi muscolare. L’esempio che facciamo è quello della glicogenosi di tipo V. Il gene che codifica per questo enzima si trova sul cromosoma 11. Anche in questo caso un gran numero di mutazioni descritte portano allo stesso quadro clinico, perché interessano lo stesso gene. Come nelle forme epatiche la genetica è eterogenea, ma a differenza di queste altre anche la clinica è eterogenea: ci sono pazienti che hanno come manifestazione esclusivamente una debolezza muscolare facilitata da crampi, e ci sono pazienti che presentano una insufficienza respiratoria. Solitamente si tratta di forme molto rare, l’incidenza è molto bassa, 1:100.000 viene descritto. Le caratteristiche principali legate all’interessamento muscolare sono i crampi muscolari, il facile affaticamento fisico e la mioglobinuria.

FORME DIFFUSE

Devono essere considerate realmente malattie da accumulo lisosomiale, perché in questo caso il deficit riguarda l’α-glucosidasi o maltasi acida che è l’enzima che a livello lisosomiale è in grado di degradare il glicogeno. È una forma diffusa, portiamo come esempio la glicogenosi di tipo II, perché l’accumulo è diffuso a livello di tutti gli organi. In questo caso il gene che codifica per la maltasi acida si trova sul cromosoma 17. Ci sono varie forme che variano in base alla severità e in base al tipo di difetto enzimatico e quindi in base all’avere una maggiore o minore attività enzimatica residua. Tant’è che son descritte più di cento mutazioni per lo stesso gene

e in ogni caso si potrà avere una diversa funzione enzimatica residua. La forma più severa è la glicogenosi di tipo II infantile e si associa ad interessamento cardiaco precoce. Conduce alla morte entro i primi anni di vita, solitamente non si supera il terzo anno di vita. L’incidenza è abbastanza bassa, 1:40.000. I segni più importanti sono la cardiomegalia, l’ipotonia muscolare ed il deficit cardiorespiratorio, che però possiamo trovare anche nelle forme miopatiche.

Abbiamo terminato i difetti enzimatici a trasmissione mendeliana,ricordate che quelli che abbiamo visto sono tutti legati ad accumulo lisosomiale; non sono gli unici difetti enzimatici geneticamente trasmessi ma sono i principali difetti enzimatici a trasmissione mendeliana in cui è interessato un gene. Ci sono altri difetti enzimatici ereditabili legati ad un difetto enzimatico però magari interessano più geni dove la malattia è una manifestazione legata all’interazione di più geni alterati o dove riveste un ruolo molto importante l’ambiente.

In quelli che abbiamo visto noi diciamo che l’ambiente ha una scarsa importanza,sono malattie che si manifestano sempre quando c’è quell’alterazione.

Adesso riprendendo la tabella vista nei primi giorni continuiamo a vedere le alterazioni di un singolo gene a trasmissione mendeliana che riguardano le proteine strutturali. Ne esistono di tanti tipi,noi ci occuperemo principalmente di quelle che interessano il collagene. Questo perché sono le alterazioni che riguardano la maggior parte degli organi e degli apparati, noi stiamo facendo la patologia generale e non la patologia d’organo ed è bene attenerci alla patologia generale che riguarda più organi. E poi perché alcune molto importanti come le mutazioni della distrofina e della spectrina che farete un po’ più specifici in neurologia e in ematologia. Quindi è importante che conosciate perché si manifestano questo tipo di patologie e il principio lo potrete estendere anche ad altre malattie.

Quando le alterazioni interessano le proteine costitutive del connettivo la malattia avrà delle manifestazioni che interessano la maggior parte degli organi. Quindi il trattamento multi organo è abbastanza complesso dal punto di vista clinico. Sono malattie molto interessanti dal punto di vista clinico. Cominciamo con la sindrome di Marfan.

Senza dubbio avete sentito nominare la sindrome di marfan nel vostro corso di studi perché è una malattia che è stata molto studiata. Dal punto di vista genetico troviamo subito una differenza con quello che abbiamo visto finora: è una malattia autosomica dominante. Come mai? Perché non stiamo più parlando di enzimi dove bastava una produzione del 50% per non dare manifestazione di malattia,in questo caso basta una produzione anche molto inferiore(vi avevo fatto un esempio a suo tempo delle proteine implicate nella cascata coagulativa dove un attività del 20% è sufficiente a non dare manifestazioni di malattia). Qui si tratta di proteine strutturali quindi un deficit anche del 50% di queste proteine può determinare un’alterazione della struttura e quindi una fragilità del tessuto che contiene la proteina mutata.

SINDROME DI MARFAN nell’80% dei casi è una malattia trasmissibile che viene trasmessa mediante genetica autosomica dominante. Nel restante 20% dei casi,tra l’11% e il 25%, si tratta di nuove mutazioni. Quindi nella maggior parte dei casi la malattia viene ereditata da chi? Da due genitori tra cui uno presenta la malattia o da due genitori sani? Da due di cui uno ha la malattia!!!

L’incidenza è purtroppo alta quindi non stiamo più parlando di 1:1000000,1:100000,1:40000 che,nelle malattie per accumulo lisosomiale,abbiamo detto essere un’incidenza discreta. Quindi molto probabilmente,a meno che non facciate qualche particolare specializzazione che non vi porti a contatto con il paziente,incontrerete più volte nel corso della vostra professione uno o più pazienti affetti dalla sindrome di marfan. Quindi non è raro trovare pazienti affetti da questa sindrome. A volte può capitare che pazienti affetti dalla sindrome di marfan non ne siano al corrente perché è una malattia che ha una grande variabilità nell’espressione clinica che è secondaria alla grande eterogeneità genetica. È un pochino difficile caratterizzare la malattia. Le manifestazioni

cliniche principali,che quindi sono presenti anche ad un diverso grado di importanza,riguardano lo scheletro, l’occhio, il sistema cardiovascolare, il tessuto cutaneo. In particolare ricordate il sistema cardiovascolare perché danni a carico dei vasi e del cuore sono un importante causa di malattia in questi pazienti.

Il difetto a carico del gene interessa il cromosoma 15 ed il gene è chiamato FBN-1 e codifica per la fibrilllina 1. Esiste anche un’alterazione a carico della fibrillina 2 ma non la citiamo perché è estremamente rara. Sono state descritte più di 500 mutazioni del gene che danno un fenotipo malato,ma non tutte danno la sindrome di marfan. Il gene per la fibrillina 1 può presentare diverse mutazioni producendo la proteina strutturale più o meno alterata. In alcuni casi l’alterazione determinerà una malattia con caratteri clinici che ci permettono di identificarla come sindrome di marfan,perché la sindrome di marfan prevede una definizione di tipo clinico e non genetico. Le altre alterazioni danno comunque malattia ma danno delle altre malattie del connettivo che comprendono tutti criteri per poter fare la diagnosi di sindrome di marfan. Tant’è che adesso le si vorrebbe raggruppare sotto un unico gruppo di malattie con un altro nome tipo fibrillinosi o patologie legate all’alterazione della fibrillina.

La fibrillina è una proteina di discrete dimensioni,possiede 60 domini e la maggior parte di questi sono domini leganti il calcio. Dal punto di vista conformazionale ha delle similitudini con un fattore di crescita dell’epidermide(EFG). Questa proteina è stata identificata di recente e nei libri di dieci anni fa troverete scritto che in realtà non si conosceva la vera causa della sindrome di marfan.

La scoperta di questa mutazione ha fatto capire perché si ha un fenomeno chiamato dominante negativo,ossia un’alterazione a livello eterozigote dà una manifestazione clinica dominante. Questo si è trovato che è legato a due processi: uno è che quando la fibrillina viene inserita in un gruppo di miofibrille la presenza di un’alterazione,cioè una mutazione missenso determina un deficit sul canale con facilità di disgregazione di questo complesso. D’altro canto il prodotto del gene sano non è in grado di legarsi col prodotto del gene alterato e quindi abbiamo il deficit che si manifesta anche in presenza di una mutazione di un solo gene. Quindi il prodotto del gene mutato interferisce con il prodotto del gene sano determinando impossibilità ad avere una funzione strutturale. Questa fibrillina è presente nella matrice extracellulare e contribuisce a costituire le micro fibrille che hanno un ruolo molto importante nel conferire elasticità ai tessuti perché sembra che abbiano un ruolo importante nella formazione dell’elastina. Quindi ciò è importante per capire perché sono coinvolti principalmente apparato cardiovascolare e infatti l’aspettativa di vita dei pazienti per la sindrome di marfan è legata proprio a problemi di tipo vascolare. La causa più frequente di morte è l’aneurisma dissecante dell’aorta,interessa spesso l’arco aortico ma può anche interessare l’aorta toracica o addominale. Questa è la causa per cui questi pazienti hanno un aspettativa di vita intorno ai quarant’anni. La diagnosi si fa spesso nell’adulto,non nel bambino perché spesso non presenta segni;nel bambino vengono descritti in alcuni casi ritardi nel raggiungimento delle varie tappe evolutive quindi nello sviluppo psicofisico e alcuni autori descrivono anche un certo ritardo mentale. Però è dubbio questo infatti il ritardo mentale può essere semplicemente legato ad un ritardo nello sviluppo motorio. Nel bambino solitamente si ha uno sviluppo psicomotorio,raramente si può avere uno sviluppo psichico normale quando c’è un importante deficit della funzione deambulatoria o comunque della motilità.

Caratteristiche della sindrome di marfan=

anomalie dello scheletro:

ossa lunghe

dita lunghe e sottili tant’è che una variante viene chiamata aracnodattilia(=dita da ragno)

statura elevata per aumento di lunghezza degli arti e non del tronco(hanno un aspetto particolare,sono costituiti principalmente da gambe e hanno tronco normale)

deformità della gabbia toracica-> pectus excavatum(sembra che i pazienti non abbiano sterno)

lassità dei legamenti,osservato principalmente a livello di articolazioni di mani e piedi tant’è che questi pazienti possono ruotare e piegare in maniera abnorme mani e piedi,più raramente questa manifestazione può essere messa in evidenza a livello di altre articolazioni

deformità della colonna-> cifosi e scoliosi,si ritiene che molti dei casi di deformità della colonna che si trovavano in passato non legati a rachitismo siano legati magari a forme di sindrome di marfan,vista anche la sua frequenza.

Anomalie oculari:

ectopia lentis-> sublussazione e dislocazione del cristallino,quando è bilaterale è così caratteristica del marfan che ci permette di fare diagnosi. È rarissimo osservarla in altre malattie e soprattutto è rarissimo trovarla bilaterale. Grave miopia per aumento del diametro assiale del globo oculare,e quindi impedisce che si abbia il fuoco sulla retina ed in più favorisce il distacco della retina, come succede anche nei pazienti che hanno una grave miopia per altre cause.

Un’altra caratteristica è la cornea appiattita, che peggiora ulteriormente la vista in questi pazienti. Ovviamente tutte queste manifestazioni si presentano nei casi più gravi, però come abbiamo detto prima la clinica è estremamente eterogenea, per cui possiamo avere di pazienti non asintomatici, che hanno poche manifestazioni.

Anomalie cardiovascolari (causa principale di morte in questi pazienti):

prolasso della mitrale;

dilatazione aneurismatica dell’aorta ascendente.

Il prolasso della mitrale è un problema, ma è la rottura dell’aorta che causa la morte.

Adesso ne vediamo un’altra sempre legata ad un difetto strutturale:

SINDROME DI EHLERS-DANLOS

In questo caso, ancor più della sindrome di marfan, troviamo una grande eterogeneità. Queste malattie sono accomunate dalla presenza di un difetto nella sintesi o nella struttura del collagene. Questa è l’unica cosa in comune che hanno, poi varia la genetica e variano le manifestazioni cliniche che danno, oltre che l’ereditarietà. Infatti in questo caso ci ritroviamo davanti a malattie che sono trasmesse in modo autosomico oppure legate nel cromosoma virtuale e, in cui, la trasmissione di queste malattie rispecchia l’eterogeneità genetica.

Prima venivano riconosciute dieci varianti della sindrome di ehlers-danlos numerate con i numeri romani, attualmente sono state ridotte a sei. Dal punto di vista biochimico esiste un altro tipo di variabilità, infatti il danno non riguarda sempre le stesse proteine strutturali, a volte si tratta di un deficit di sintesi, altre volte la sintesi è normale e si ha mancata secrezione della proteina normale oppure l’alterata conversione del procollagene o l’alterata stabilizzazione del collagene. Questo perché la struttura del collagene può essere alterata anche da alterazioni di proteine che non entrano nella costituzione del collageno ma che sono necessarie per la sua formazione e per la sua stabilizzazione.

vediamo le sei varianti: in cinque casi si conosce la proteina alterata, nella variante ipermobilità non è conosciuta. Quindi le varianti sono:

Quella plastica che include il secondo e terzo tipo della vecchia classificazione;

Ipermobilità-tipo terzo

Variante cifoscoliosi

Variante aploplasia

Variante dermatosalassi.

SEGNI CLINICI COMUNI A TUTTE LE VARIANTI (a noi interessa valutare nell’insieme le varie patologie, poi una delle varianti avrà una prevalenza di determinate manifestazioni, ma in generale sono presenti in tutte):

Iperestensibilità della cutein questi pazienti sarà possibile tirare e allungare la cute facilmente; ciò non è da fare perché questi pazienti hanno anche una grande facilità alle emorragie ed una grande friabilità della cute per cui rischiereste di strappargli la pelle o comunque di creargli abrasioni;

Lassità legamentosasono in grado di eseguire esercizi ginnici particolari, di girare il pollice fino a toccare il polso e si ritiene che la maggior parte delle persone in grado di far ciò siano portatori di una qualche variante genetica che rientra nel gruppo di malattie di Ehlers-Danlos. Molto probabilmente questi sono pazienti da tenere sotto controllo, perché quella che sembra un’abilità in realtà può portare a lesioni di organi interni e possibili problemi cardiovascolari, ma in termini di riparazione delle ferite. Infatti questi pazienti, oltre ad avere facilità alle emorragie e friabilità abnorme dei tessuti, tutti hanno una difettosa riparazione delle ferite. Questa è un’accoppiata disastrosa perché abbiamo una facilità nell’avere lesioni a livello cutaneo ed una difficoltà nella guarigione. Vi ricordate quando avete fatto nell’infiammazione il riparo, l’importanza della disposizione del connettivo per il riparo? Questi pazienti hanno una scarsa deposizione di collagene, quindi hanno una scarsa retrazione della ferita, hanno ferite che possono durare a lungo e che possono richiedere l’intervento medico. Quello che vedete nell’esempio è una lesione a livello dell’arto inferiore: un semplice urto ha innescato un’emorragia con la formazione di una bolla emorragica che si è aperta e la cute non è guarita spontaneamente, ha richiesto una copertura ed un trattamento chirurgico per una banale lesione.

Un altra alterazione riguarda la milza e le caratteristiche sfere blu di alcuni di questi pazienti, dipende dalla variante;

Ernie ricorrenti;

Diverticoli gastrointestinali;

Diverticoli delle vie urinarie sempre legati ad un difetto di deposizione del collagene. Importantissimo ricordate che non è presente la fragilità ossea, quindi la mineralizzazione ossea in questi pazienti è normale.

Di tutti i tipi che abbiamo visto, la più frequente è la variante cifoscoliosi. In questo caso si tratta di una malattia autosomica recessiva ed il deficit riguarda l’enzima lisil-idrossilasi, che interviene nella fase di sintesi del collagene, perché crea i residui di idrossilisina che sono necessari per ricreare i confini tra le fibre. Quindi se voi non avete questa idrossilazione avete un collageno che non è in grado di interagire e di

creare fibre resistenti. Questa cosa si associa alle alterazioni importanti marcate nella colonna. È una forma relativamente benigna, nel senso che si presentano con minore frequenza le alterazioni a livello degli organi interni.

Adesso vediamo un esempio di alterazione di singolo gene a trasmissione mendeliana che riguarda un recettore, ossia il recettore per le LDL, la cui mutazione determina l’ipercolesterolemia familiare. Ricordate che la mutazione del recettore per le LDL presenta una genetica abbastanza eterogenea, però la malattia che noi consideriamo adesso non è una ipercolesterolemia familiare ma è l’ipercolesterolemia familiare, che è il nome della malattia; questo per evitare confusione quando farete le malattie del metabolismo, perché esistono diversi altri tipi di ipercolesterolemia che presentano un tipo di trasmissione particolare e che comunque sono trasmesse a livello del sottogruppo familiare ed hanno una genetica più complessa dove ha maggiore importanza l’interazione con l’ambiente e ci sono mutazioni ad alto livello. Quella che vediamo adesso è esclusivamente quella che riguarda il recettore per le LDL. Quindi per ipercolesterolemia familiare intendiamo questa, gli altri tipi li vedrete in seguito e si possono associare ad altri difetti del metabolismo,si possono associare all’iperglicerolemia, etc..

Anche questa è una malattia estremamente eterogenea ed è codificata da un’alterazione del recettore per le LDL. Purtroppo in passato era una malattia molto più semplice, perché si conosceva meno la genetica e sembrava un pochino più lineare, poi si è visto invece che le mutazioni che riguardano i recettori per le LDL possono avvenire a diversi livelli, non necessariamente viene alterata esclusivamente la sintesi, ma qui vedete un riassunto della vita del recettore delle LDL e ci possono essere mutazioni dello stesso gene che però possono alterare diversi di questi passaggi. Attualmente sono descritte oltre 900 mutazioni che spesso danno manifestazioni cliniche identiche. Per questo sono state raggruppate in 5 sottogruppi, che hanno importanza clinica e didattica.

TIPO I associato a mutazioni che comportano mancata sintesi del recettore;

TIPO IIsi ha una sintesi del recettore che però non può essere trasportato al Golgi;

TIPO IIIsi ha una mutazione che consente ugualmente la produzione del recettore che però presenta una mutazione del sito di legame per le LDL;

TIPO IVviene prodotto il recettore alterato che non è in grado di determinare l’internalizzazione

TIPO V alterazione del recettore tale per cui non riusciamo ad avere la dissociazione del recettore che poi viene riciclato.

Quindi come vedete questa classificazione è stata fatta solo per comodità, per riunire le alterazioni in un gruppo omogeneo.

Negli eterozigoti la proteina funziona al 50% per cui voi avrete dei livelli di colesterolo superiori alla norma, in genere vengono definiti superiori di due volte rispetto alla norma, ma questo dipende dal tipo di mutazione.

L’aumento del colesterolo in questa malattia dipende da due cause:

1. Ridotta clearance delle LDL plasmatiche ad opera di un recettore o mancante o alterato;

2. Aumentata sintesi per conversione delle IDL; ricordate anche le IDL è prevista una clearance epatica mediata dallo stesso recettore per le LDL, perché anche alle IDL resta l’Apo-E e l’Apo-

B100 e quindi usano lo stesso recettore. Più IDL restano in circolo più sarà utilizzata la via di conversione delle IDL in LDL, quindi un doppio danno.