Master Buffa Marzo 09
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Transcript of Master Buffa Marzo 09
_________________________________________________
Master in Malattie RareSeminario
Torino, 27 – marzo – 2009_______________________________________________
Le malattie da prioni:
A.S.L. TO2Azienda Sanitaria Locale
Torino NordDOMP
Le malattie da prioni:demenze rare e demenze meno rare
Carlo Buffa
1. definizione2. eziologia3. clinica 4. classificazione 5. epidemiologia
Le malattie da prioni
5. epidemiologia6. diagnosi strumentale7. trasmissibilità8. terapia 9. legislazione10. divagazioni
definizioni
PRIONI
Cosa significa?
Proteinaceous Infectious Particle composti proteinacei infettanti descritti da Prusiner nel
1982: mentre cercava la causa dello scrapie della
pecora si rese conto che l’agente trasmissibile era pecora si rese conto che l’agente trasmissibile era
privo di acido nucleico.
Infatti, trattando con UV (che impediscono il regolare
accoppiamento della doppia elica degli acidi
nucleici), il tessuto nervoso della pecora affetta da
scrapie continua ad essere infettante
Transmissible
TSE
TransmissibleSpongiformEncephalopathies
eziologia
The “Protein Only” Hypothesis
PrPc PrPsc (o PrPres)
la proteina prionica modificata è proteinasi
resistente e si accumula (amiloidogenesi).
struttura delle proteine
• Primaria: la sequenza lineare degli aminoacidi
• Secondaria: la ripiegatura dei diversi tratti (α-elica, β-
piana, Ω-ciclica, etc.)piana, Ω-ciclica, etc.)
• Terziaria: conformazione spaziale complessiva
• Quaternaria: aggregati di proteine analoghe con
struttura polimerica (2 o + polipeptidi)
Folding e misfolding
(e molecole chaperon)
Proteine chaperon: prevengono il misfolding
Legano i gruppi idrofobici e impediscono l’aggregazioneimpediscono l’aggregazione
Ma talvolta il misfolding si verifica ugualmente
modificazione conformazionale
Processo degenerativo delle proteine
Folding e misfolding
accumulo di proteine anomalepiù resistenti(amiloide)
TSEParkinson AlzheimerHuntingtonecc.
struttura della PrP c
GPI: glico-fosfatidil-inositolo (sulla parete cellul are)
253 aminoacidi 3 regioni ad α elica
253 aminoacidi 2 regioni ad α elica1 regione ß – sheet
misfolding della PrP
PrPc PrPsc
Aggregati stabili,Amiloide - Fibrille
Affiancamento delle alfa eliche a segmenti di proteine mal ripiegate (beta)Formazione di eterodimeri e infine di forme stabili omodimere, β-sheet, adisposizione antiparallela. Meccanismo auto-catalizzante. La reazione inversa èpossibile in laboratorio, con tamponi particolari, in vivo è probabilmente assenteo nulla.
Similarità fra PrP umana e bovina. Facilità di aggregazione reciproca.
La stessa proteina patologica può dare la stessa malattia degenerativa
infettiva
dare la stessa malattia degenerativa con tre meccanismi diversi
sporadicaereditaria
Il gene Il gene PRNPPRNP
La PrP è codificata da un piccolo gene, il PRNP, che sta sul braccio corto del cromosoma 20
FFICJD
Polimorfismo MM, MV, VVV
GSS
PrPc putative functions
A che serve la proteina normale (PrP c) ?
Glicoproteina ancorata alle membrane cellulari.
Espressa nei neuroni e in quasi tutti i tessuti
- Azioni:
• sviluppo delle sinapsi, crescita di assoni e neurit i
• protezione della mielina• protezione della mielina
• Legare Cu ++
• Riparare cellule danneggiate
• Limitare: apoptosi e stress ossidativo
… però il topo transgenico senza PrP ha normale sopravvivenza …
• La trasformazione PrP c – PrPsc non è completamente chiarita
NATURE Vol 443 - 19 October 2006 - dai:10.1038/nature05294
La teoria dei prioni spiega tutto?
• senza PrP c, la PrP res non provoca infezione
• la reazione che produce PrP sc avviene solo in presenza dicellule (la PrP sc non è sintetizzabile in laboratorio).
• Per fare aggregati peptidici tossici c’é bisogno di chapero n,ioni metallici, GAGs e lipidi e quindi forse indirettamente c’èbisogno anche di acido nucleico
clinicaclinica
1920 1921 Hans Gerhard Alphons Maria
Creutzfeldt Jakob1885 - 1964 1884 - 1931
Creutzfeldt nel 1920 e Jakob nel 1921 descrivono separatamente un caso di “pseudosclerosi spastica” . Da allora descritte numerose encefalopatie spongiformi dei mammiferi: pecore (scrapie), bovini (BSE), daini, alci, topi, ungulati selvatici, primati, visoni.Nell’uomo: 4 malattie da prioni, tutte dementigene.
1885 - 1964 1884 - 1931
CJD
CJD sporadica “spontanea”
CJD familiare genetica (mutazione PRNP)
CJD iatrogena infettiva
CJD variante infettiva (dalla BSE).
Forme cliniche di TSE nell’uomo
CJD variante infettiva (dalla BSE).
GSS genetica
FFI genetica o sporadica
KURU infettiva (cannibalismo rituale)
CJD sporadica e CJD familiare
1 / 1 milione Età media 60 anni. Durata: 2-12 mesi (media 4-5).
primi sintomi abitualmente di tipo psichiatrico:depressione, irritabilità, disturbi del sonno
deficit cognitivo ingravescente mioclonie spontanee e riflessesegni cerebellari e piramidalimutismo acinetico
20 % ad esordio improvviso quasi ictale. talvolta inizio con disturbi visivi (di Heidenhain) rara forma coreo-atetosica o ballica
14 % familiare: mutazioni puntiformi o diverse inserzioni di octopeptidi. La mutazione al codon 200 (E200K) è la più frequente.
CJD iatrogena (dati a fine 2005)
impianto di cornea 3 casi
impianto di dura 169 casiimpianto di dura 169 casi
ormoni ipofisari da cadavere 147 casi
elettrodi EEG intratecali 2 casi
interventi neurochirurgici 4 casi
trasfusioni …….
CJD variante
Prima segnalazione 1996 su Lancet. Età media d’esordio 29 anni. Sintomi psichiatrici all’inizio; entro 2 mesi parestesie dolorose; poi tremori e disartria; poi mioclonie, demenza, atassia. Durata media 14 mesi. Tutti casi sono MM al codon 129.EEG non tipico. Proteina 14-3-3 nel liquor presente solo nella metà dei casi. Più Proteina 14-3-3 nel liquor presente solo nella metà dei casi. Più sensibile ma meno specifica per la diagnosi la TAU.Costante presenza di PrPres nelle tonsille, nella milza e nei linfonodi. Diagnosi in vitam tramite biopsia tonsillare.
UK 140Francia 9Italia 1
Irlanda 2
Canada 1
Casi di vCJD (2005)
Canada 1
USA 1
TOTALE 154
fino al 2007: 199 casi
GSS (malattia di Gerstmann – Sträussler – Scheinker)
2/100 milioni/anno. Atassia cerebellare, poi demen za.
Nel 40 % mutazione al codon 102 (P102L).
Familiare
Clinica molto varia. Casi senza demenza. Prevalenza di atassia.
In Italia cluster siciliano (Palermo).
Altre mutazioni con paraparesi spastica e parkinsoni smo .
FFI familial fatal insomnia
Nel 1986 descritta famiglia italiana con numerosi casi. Inizialmente non attribuita alle TSE. Demenza talamicaInsonnia intrattabile, alterazioni ormonali e neurovegetative. Presenile. Sopravvivenza 1-2 anni.14-3-3 assente, RM normale. 14-3-3 assente, RM normale. Alla PET ridotta attività nei nuclei talamici.Spongiosi e PrPres nel talamo. Mutazione al codon 178 (D178N). Overlap con CJD familiari dipenderebbe dal polimorfismo al 129 (VV nei casi di CJD, MM nei casi di FFI). Ereditarietà dominante.
KuruPresso l’etnia Före, di Papua in Nuova Guinea: (Kuru = rabbrividire)
Cannibalismo rituale: viscere (donne, bambini), muscoli (uomini). Disturbi cerebellari, labilità affettiva. Demenza tardiva. † 3-4 anni.Messa tra le encefalopatie spongiotiche dal 1959. MM al codon 129: aumentato rischio, più breve incubazione. 40 anni fa’ 50 % dei Före erano MM al codon 129, ora sono 0 %Ancora attuali casi VV (incubazione superiore a 40 anni).
Forme geneticheForme genetiche
Frequenza variabile:0,02 % Svizzera6 % Francia6 % Francia20-25 % Italia74 % Israele14 % nel mondo
classificazione
Glicotipi e frammenti della PrP res
Differente esposizione degli aminoacidi N-terminali per cui la proteinasi K ne rimuove un numero differente. Al W.B. frammenti con diversa mobilità.Tipo 1 (21 kDa), tipo 2 (19 kDa). Dalla correlazione fra polimorfismo al 129 e le glicoforme nascono
MM Tipo 1MVMVVV Tipo 2
6 classi biochimico-molecolari per la CJD sporadica
diagnosi strumentale
EEG
L’EEG è stato, per molti anni, il principale strumento diagnostico per la CJD in vita e compare tra i criteri diagnostici dell’OMS.
EEG tipico:attività periodica con sharp waves, diffuse, bi/trifasiche, a 1-2 hz
Sharp waves, ritmiche, tipiche, ma da sole insufficienti a fare diagnosi
EEG di 24 ore. Sharp waves 1 hz. e attività lenta in CJD sporadica. Fase di mutismo acinetico.
Fino a pochi anni fa la RM, nelle malattie
prioniche, era un esame deludente ed era
utilizzata soprattutto per escludere altre
RM
utilizzata soprattutto per escludere altre
patologie.
CJD sporadica
Sequenza T2
(pare normale)
MV al 129
mutazioni assenti
Stesso caso.
Sequenza FLAIR
Iperintensità
giriforme della giriforme della
corteccia
(tutti i lobi di dx)
Stesso caso
Sequenza in
diffusione
Iperintensità
della corteccia
cerebrale e del cerebrale e del
cervelletto
vCJD
segno del pulvinar
hockey stick sign
A
Sequenza FLAIR
Segnale elevato nel pulvinar (A)
B Sequenza FLAIR
Segnale elevato anche nella parte
media del talamo (B)
Il segno del pulvinar compare tra i criteri OMS
Esame liquor
Proteina 14-3-3positività 90 %. Falsa positività: ictus, tumori, encefalite
Proteina Tau e P-Tau.Falsa positività: encefalite, ictus, s. paraneoplastiche.s. paraneoplastiche.
western blot della proteina 14-3-3nel liquor
Biopsia mucosa olfattiva
Epitelio neurosensoriale
Esame neuropatologico
• Immunoistochimica
Pretrattamento
Acido FormicoAcido Formico
Autoclave
Proteinasi K
• Diversi anticorpi disponibili in commercio
ematossilina eosinaematossilina eosina
immunoistochimica
Spongiosi Gliosi Placche amiloidi
Immagine 1
Fi.Do.
Diagnosi in vitam
possibile - probabile
CLINICACLINICA
liquorliquor
EEGEEG
RM RM BIOPSIABIOPSIA
tonsilla (vCJD)tonsilla (vCJD)
genetica
definita
Mucosa olfattoria (CJD. GSS? IF?)Mucosa olfattoria (CJD. GSS? IF?)
Immunoistochimica(su encefalo fissato)
genetica
Diagnosi post mortem
Western Blot(su encefalo congelato)
epidemiologia
Piemonte e Valle d’Aosta
genn. 2002- sett. 2007
Probable TSE60 pts
Definite TSE40 pts
Probable sCJD2 pts
Genetic TSE11 pts
No TSE7 pts
DOMP
sCJDsCJD38 pts
sFI2 pts
gCJD9 pts
GSS1 pt
FFI1 pt
Total TSE cases = 53 Total TSE cases = 53
TSE in Europa 1993-2002
Distribuzione per età della CJD
56789
10
012345
<10 10-19 20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79 80-89 >90
Overall sCJD
trasmissibilità
C’è una barriera tra specie ?
PrPsc e la barriera tra specie
La sequenza di aminoacidi della PrP varia leggerme nte da una all’altra specie e nella stessa specie ( strains di PrP).
La trasmissibilità fra specie dipende dall’analogia nella sequenza diaminoacidi e dalla conformazione spaziale fra PrP sc infettante e PrP c
dell’ospite .
.
dell’ospite .
Per inoculazioni successive la PrP sc assume la conformazione dellaproteina dell’ospite , si abbrevia il tempo di incubazione ed aumenta lapercentuale di soggetti infettabili.
I e II passaggio sembrano fondamentali per il salto di barrie ra.
Il concetto di barriera fra specie
• La trasmissione di prioni da una specie dimammifero all’altra è tipicamente molto piùdifficile che la trasmissione all’interno della stessaspeciespecie
• La trasmissione di CJD dall’ uomo al topo è difficileo impossile, mentre il topo transgenico (con PrP ditipo umano) si infetta con assoluta facilità
TME = transmissible mink encephalopathy
Kuru
Kuru
Il cannibalismo fu proibito nei primi anni ’50 e
cessò completamente nel ‘59. Da allora nessun
bambino è morto di kuru nel South Fore.
Kuru
• Il virologo Carleton Gajdusek (Nobel 1976) inoculò estratti di cervello di persone decedute di kuru nel cervello di scimpanzè. Tutti gli scimpanzè. Tutti gli scimpanzè morirono entro 50 mesi dimostrando la natura infettiva del Kuru e la lunga incubazione.
L’epidemia di BSE in UK183.961 casi accertati in Gran Bretagna al giugno 2004
Completa
inizio
proscrizione
delle farine
animali
Completa
proscrizione
delle farine
animali
Prima
conferma
istopatologica
20
25
30
case
s of
vC
JD
25000
30000
35000
40000cases of BSEnvCJD BSE
epidemia di BSE (in UK) e di vCJD (nel mondo)
0
5
10
15
up to1987
1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004year
case
s of
vC
JD
0
5000
10000
15000
20000
Collins SJ, Lawson VA, Masters CL , transmissible s pongiform encephalopathies. The Lancet. Vol. 363. Jan 3, 2004.
ANNO CAPI TESTATI CASI PREVALENZA(>24 mesi) sorv.attiva (CASI/10.000)
2001 462.536 48 1,042002 740.343 34 0,46
Sorveglianza attiva in Italia sulla BSE
2002 740.343 34 0,462003 (1) 787.540 31 0,392004 781.837 7 0,09
Totale 2.772.256 120 0,43(1) casi e test al 31.12, incluso un caso da sorveglianza passiva
Provvedimenti
Trasfondere sempre sangue senza linfociti(normativa UK 1998).
Tutti i bambini nati dopo il 1995 ricevano solosangue di donatori non inglesi (normativa UKsangue di donatori non inglesi (normativa UK2002).Eliminare dalla donazione chi ha soggiornato inInghilterra oltre 6 mesi.
Eliminare dalla donazione chi ha subitotrasfusioni?
VV
MM
MV
polimorfismo al codon 129
100% MM
70% MM
15%VV
15%MV
CJD sporadica vCJD
Controlli (fra i caucasici)
50%MV
40%MM
10 %VV
Tutti i casi di vCJD ad oggi sono MM al codon 129
Ma sono stati trovati 3 casi di persone VV con positività ai prioni nell’appendice celiaca
Anche la barriera VV verrà infranta?
Sono stati segnalati 3 casi ditrasmissione di CJD con trasfusioni ditrasmissione di CJD con trasfusioni disangue (incubazione di 5-6 anni).
3
3
12
23
28
115
CALABRIA
VALLE D'AOSTA
EMILIA ROMAGNA
PIEMONTE
VENETO
LOMBARDIA
Numero complessivo di sospetti
1
1
1
1
1
1
2
2
3
0 20 40 60 80 100 120 140
ABRUZZO
FRIULI V.G.
LIGURIA
PUGLIA
TOSCANA
TRENTO
LAZIO
SICILIA
CALABRIA
al 31/12/2004
terapia
Terapia
Al Prion 2006 una intera sessione sulla terapia • Il dramma emergente
• dei giovani affetti da vCJD• dei familiari dei casi genetici• dei casi trasfusi o altri a rischio iatrogeno
Necessità tra l’altro di counseling medico-legale e psicologico.
• Su colture di cellule nervose è facile eliminare i prioni • Su colture di cellule nervose è facile eliminare i prioni con molecole cicliche (es. blu di metilene)
• La quinacrina, le fenotiazine • La doxyciclina• Pentosan polisolfato endoventricolare (compete coi glicani
della PrP)• vaccino• MM ----> VV sistema linfoemopoietico ? ??
normative
Settembre 1988Parlamento Europeo e Consiglio dell’Unione Europeaistituiscono una rete di sorveglianza epidemiologica e dicontrollo delle malattie trasmissibilinella Comunità
Febbraio 2001Febbraio 2001La legislazione italiana equipara la Malattia di Creutzfeldt-
Jakob e le sindromi ad essa correlate alle malattieinfettive e diffusive che comportano l’adozione di misuredi sanità pubblica
Marzo 2001La legislazione italiana, considerata l’epidemia d i encefalopatia spongiforme del bovino (BSE) in atto nel Regno Unito dalla prima metà degli anni 80, stabil isce la necessità di monitorare l’incidenza della malattia di Creutzfeldt-Jakob e delle sindromi ad essa correlat e
D E C R E T A D E C R E T A La variante della Malattia di Creutzfeldt-Jakob, la Malattia di Creutzfeldt-Jakob e le sindromi ad esse correlat e devono essere segnalate sia al sospetto che nei casi accertati.
divagazioni
I prioni sono stati e sono causa di tragiche malattie: • cinquanta anni fa’ hanno decimato la popolazione di Papua• ci sono stati più di 250 morti da infezioni iatrogene• ancora non è esclusa un’epidemia post-BSE in Europa
Eppure si tratta di un fenomeno affascinante:
che va molto al di là delle malattie in questione e che può essere la strada
maestra per capire il meccanismo di interferenza fra le diverse proteine e
la patogenesi delle malattie neurodegenerativela patogenesi delle malattie neurodegenerative
Per ora, diverse questioni basilari sui prioni restano oscure.
Aguzzi A, Polymenidou M. “ Mammalian prion biology: one century of evolving concepts”. Cell. 2004 Jan 23; 116 (2): 313 - 27
Disorder Reported OverlapsOverlap between neurodegenerative disorders
Armstrong RA, Lantos PL, Cairns NJ. Neuropathology 2005;25:111–124
AD CBD,CJD,DLB,DS,GSS,NPD,PkD
CBD FTDP-17,FTD-MND,PD,PkD,PSP
CJD DLB,PD
DLB DS,MSA
FFI GSS
FTDP-17 CBD,PSP
FTD-MND CBD,HD
MSA PkD,DLB,PSP
PD PSP• AD Alzheimer’s disease; CBD corticobasal degeneration; CJD Creutzfeldt-Jakob disease; DLB,
dementia with Lewy bodies; DS Down’s syndrome; FTD-MND motor neuron disease with dementia; FTDP-17, frontotemporal dementia and parkinsonism linked to chromosome 17; GSS Gerstmann – Straussler – Scheinker syndrome; HD Huntingon’s disease; MSA Multiple system atrophy; NPD Niemann-Pick disease; PD, Pick’s disease; PkD Parkinson’s disease; PSP progressive supranuclear palsy.
Genetica delle popolazioni
L’esempio del Kuru (azzeramento del polimorfismo MM al codone129) ha fatto ipotizzare che tale polimorfismo si sia modellato in129) ha fatto ipotizzare che tale polimorfismo si sia modellato intempi preistorici sulla base di abitudini alimentari, di pratichecannibaliche e di conseguenti epidemie e selezioni collettiveattraverso gravi malattie epidemiche neurologiche.
finefine