malattie

genetiche

In base alla posizione del centromero i cromosomi vengono classificati in:

-metacentrici, quando il centromero divide il cromosoma in due bracci apparentemente uguali;

-submetacentrici, quando il centromero divide il cromosoma in due bracci di dimensioni diverse;

-acrocentrici, quando il centromero è subterminale;

In tutti i cromosomi viene distinto il braccio p (corto) e il braccio q (lungo).

banda

Braccio p

Braccio q

Le bande che si evidenziano lungo i cromosomi umani possono essere ottenute con metodi diversi:

-bande Q (bande fluorenza con chinacrina, Quinacrina)

-bande G (bande G con tripsina e Giemsa)

 

 

CARIOTIPO UMANO NORMALE 

gruppo A: 1-3 metacentrici lunghi

gruppo B: 4-5 submetacentrici lunghi

gruppo C: 6-12 e X submetacentrici medi

gruppo D: 13-15acrocentrici lunghi

gruppo E: 16-18metacentrici o submetacentrici relativamente corti

gruppo F: 19 -20 metacentrici corti

gruppo G: 21-22 e Y acrocentrici corti

 

Metacentrici lunghi

Submetacentrici lunghi

Submetacentrici medi

Acrocentrici lunghi Metacentrici relativamente corti

Metacentrici corti Acrocentrici corti

ANOMALIE CROMOSOMICHE

Qualunque cambiamento nel numero o nella struttura dei cromosomi

• Mutazioni numeriche

• Mutazioni strutturali

Numeriche

Le anomalie numeriche si verificano principalmente per il fenomeno della non-disgiunzione che può verificarsi durante la prima o la seconda divisione meiotica. Prendiamo in considerazione la spermatogenesi nella quale le 4 cellule derivate dalle meiosi sono tutte vitali.

- meiosi I: tutti gli spermatozoi originatisi saranno anormali; in particolare metà non conterra’ nessuno dei due membri della coppia di cromosomi, mentre l'altra metà li conterra’ entrambi (22 o 24 cr)

- meiosi II: saranno soltanto 2 gli spermatozoi anormali fra i 4 totali

Nell'uomo la sola trisomia autosomica realmente compatibile con la vita è rappresentata dalla Sindrome di DownSindrome di Down (interessa il cromosoma più piccolo cr 21).

Se la non-disgiunzione avviene durante la mitosi, lo zigote è normale e l'aneuploidia* insorge nello sviluppo successivo mosaico.

 

*aneuploidia= corredo cromosomico sbilanciato

Oltre alla trisomia 21 vi sono altre due tipi di aneuploidia ricorrenti, la trisomia del 18 o Sindrome di EdwardsSindrome di Edwards e la trisomia 13 o Sindrome Sindrome di Pataudi Patau.

Stutturali

• delezioni perdita di singoli frammenti cromosomici. La più comune è determinata da un singolo punto di rottura che porta a una delezione terminale.

Più rari: punti di rottura doppi.

Es: la delezione più comune trovata nell'uomo (1/50.000 nati vivi) è la perdita del braccio corto del cromosoma 5 Sindrome del pianto di gatto 5p; piccole delezioni in 15q Sindrome di Prader-Willi.Sindrome di Prader-Willi.

 

• duplicazioni acquisto di frammenti cromosomici che puo’ avvenire qualora, in seguito a tre rotture, un segmento di cromosoma si inserisca altrove nel cromosoma omologo, oppure in un cromosoma diverso.

• traslocazioni rotture in due o più cromosomi non omologhi che siano seguite da ricombinazioni dei frammenti in posizioni diverse. Fenomeno abbastanza comune che può essere trasmesso alle generazioni successive.

- Si parla di t.reciproca quando il riarrangiamento delle parti di un cromosoma avviene in modo integrale (senza perdita di pezzi). L'eterozigote è detto bilanciato e il fenotipo è normale.

- Altri tipi di traslocazioni sono dette sbilanciate e danno luogo a trisomie parziali (anche a carico del cromosoma X; alcune sono responsabili di tumori, quali leucemie e linfomi- es.: cromosoma Filadelfia)

• Inversioni in un unico cromosoma si verificano 2 rotture e i segmenti intermedi che ne derivano si riuniscono fra di loro.

-i.pericentrica: se l'inversione comprende il centromero;-i.paracentrica: se non comprende il centromero;

Diagnosi prenatale

L’obiettivo della diagnosi prenatale delle malattie genetiche è quello di offrire ai futuri genitori, qualora lo desiderino, la certezza che i loro figli siano sani quando il rischio di una malattia genetica sia effettivamente elevato. Questo NON equivale alla certezza di avere figli sani.

La diagnosi prenatale utilizza tecniche invasive (l’amniocententesi, il prelievo dei villi coriali e la cordocentesi) e non invasive (l’ecografia).

Le malattie candidate alla dp:

• gravi, incurabili se il feto è affetto, aborto selettivo

• necessità trattamento precocemalattie da deficit immunologico o metaboliche

La dp può essere richiesta per:

• gravidanze in cui il rischio di patologie fetale è prevedibile: an. cromosomiche, mutazioni geniche

• gravidanze in cui il rischio non è prevedibile:malformazioni fetali evidenziate ecograficamente, malattie materne ( es. m.infettive)

Indicazioni all’indagine citogenetica fetale:

-età materna >= 35aa rischio 0.5-7 %

-1° figlio con anom.crom. “ “ 0.7-1.4%

-genitore con riarr. strutturale “ “ 1-15 %

-malformaz. fetale ecografia “ “ 10-30 %

Mutazione

E’ una modificazione permanente, ereditabile, di una o più basi nella sequenza del DNA (genotipo).

Il DNA non codificante è circa il 95% del totale.

Il Fenotipo è dovuto ai caratteri geneticamente determinati e che vengono trasmessi con modalità Dominante o Recessiva tramite autosomi o eterosomi (soprattutto X-linked).

SINDROME

Difetti multipli legati ad un’unica causa (genetica e non) precoce (embrione) che agisce su più campi di sviluppo durante l’embriogenesi.

Caratteristiche delle sindromi monogeniche

Sono molto numerose.

Sono dovute a mutazioni di un SINGOLO GENE.

Riconoscono meccanismi di trasmissione mendeliana (AD, AR, X-linked).

Una stessa mutazione può presentarsi con fenotipi differenti: il fenotipo origina infatti dall’interazione di diversi fattori.

Principali Sindromi monogeniche

Sindrome a trasmissione AUTOSOMICA DOMINANTE

• ACONDROPLASIA 4p16.3

• ANGELMANN 15q11-q13

• BECKWITH WIEDEMANN 11p15

• CORNELIA DE LANGE 3q26.3

• NOONAN 12q24.2-q24.31

• PREDER WILLI 15q11

• WILLIAMS 7q11

Sindrome a trasmissione AUTOSOMICA RECESSIVA

• BARDET BIEDL

• FANCONI

Sindrome a trasmissione X-LINKED

• X FRAGILE

ANOMALIE CROMOSOMICHE

Si indicano tutte le alterazioni che riguardano il NUMERO o la STRUTTURA dei cromosomi

Le anomalie cromosomiche sono responsabili di circa il 50% degli aborti spontanei e sono un’importante causa di malformazioni

Si stima che 1 neonato su 170 presentiun’anomalia cromosomica

L’epidemiologia delle anomalie cromosomiche

Principali Sindromi cromosomiche

• SINDROME DI DOWN (trisomia 21)

• SINDROME DI EDWARDS (trisomia 18)

• SINDROME DELL’ X FRAGILE

• SINDROME DI TURNER (XO)

• SINDROME DI KLINEFELTER (XXY)

TRISOMIE TRISOMIE

26%

Le trisomie sono le anomalie cromosomiche più frequenti nella specie umana

Trisomia del cromosoma 21Trisomia del cromosoma 21

TRISOMIA 21TRISOMIA 21

1 neonato: 750

1:222 di tutte le gravidanze

Età materna Rischio di trisomia 21

• 20-24 1:1400

• >45 1:25

Nor Bil Tris. 14 Mon 14 Mon 21 Tris 21

Traslocazioni Robertsoniane

La Sindrome di Down può essere diagnosticata :

Proposte a donne ad ALTO RISCHIO:• Età superiore a 35 anni• Precedente figlio con S. di Down

• 12°-13° SG VILLOCENTESI (prelievo di cellule da cui si svilupperà

la placenta, i villi coriali appunto)

16°-18° SG AMNIOCENTESI (prelievo di con una siringa di una piccola quantità del liquido amniotico, che avvolge il feto all’interno dell’utero)

Donne < 35 anni:

Test sierologico “TRIPLE TEST” (15°-17°SG) ↓ alfa-fetoproteina ↓ estriolo libero ↑ beta HCG

Ecografia fetale:plica nucalefemore cortoanomalie cardiache o gastrointestinali

Plica nucale in trisomia 21Plica nucale in trisomia 21

Nei feti affetti da cromosomopatia lo spessore del derma a livello nucale risulta aumentato

Trisomia 21 e Sindrome di DownTrisomia 21 e Sindrome di Down

I tratti fenotipici sono molteplici, nessuno patognomonico di per sé, ma assai caratteristici nel loro insieme, e spesso consentono la diagnosi alla nascita.

• IPOTONIA ASSIALE

• Riflesso di Moro +/-

• LASSITA’ DELLE ARTICOLAZIONI

• CRANIO BRACHICFALICO CON OCCIPITE PIATTO

Piega palmare unicaPiega palmare unica

• Anomalie cardiache congenite (30-50%)

• Atresia o stenosi duodenale congenita

• Cataratta congenita (15%)

• Malattie polmonari croniche (30%)

• Epilessia (37%)

• Elevata incidenza di patologie autoimmuni.

• Elevata incidenza di leucemia mieloide acuta.

• Grado variabile di ritardo mentale.

• Ritardo di crescita.

• Deficit sensoriali acquisiti (50%): udito, vista

• Osteoporosi con conseguente frattura delle ossa lunghe (50%)

• Demenza presenile tipo Alzheimer (42%)

Problemi di salute nelle persone Down

Anomalie cardiache congenite (30-50%)

LIEVI (come alcune comunicazioni interventricolari) possono andare verso una risoluzione spontanea

GRAVI possono essere corretti chirurgicamente in modo definitivo o palliativo

Dopo i 18 anni è poi necessario eseguire periodicamente (a

distanza di 4-5 anni) un ecocolordoppler cardiaco, per

evidenziare l'eventuale comparsa di un prolasso della mitrale che

ha in queste persone una incidenza del 50% rispetto al 15% delle

persone che non hanno la SD.

Eccesso di peso e obesità

Aumento improvviso dell'andamento dei vari centili del peso, a partire dall'età di 9 anni

Malattie autoimmuni Celiachia, Diabete, ipotiroidismo ………

Il 50% delle persone con SD presentano ipotiroidismo subclinico (TSH 5-10 mU/L, FT3 e FT4 normali)

Con il tempo tende a progredire verso l’ipotiroidismo comclamato.

Controllo ortopedico

Il più rilevante di questi problemi è la dislocazione atlanto-assiale, cioè l'allontanamento del dente dell'epistrofeo dalla lamina anteriore dell'atlante

SSintomatologia clinica può essereintomatologia clinica può essere::• assente • modestemodeste turbe neurologiche turbe neurologiche ( (formicolio agli arti superioriformicolio agli arti superiori) ) • più gravipiù gravi ( (difetti della deambulazione, mancato controllo degli difetti della deambulazione, mancato controllo degli sfinteri,sfinteri, paralisi completa e morteparalisi completa e morte) ) quando il dente dell'epistrofeo quando il dente dell'epistrofeo determina una compressione sul midollo spinaledetermina una compressione sul midollo spinale

Il difetto è in genere dovuto Il difetto è in genere dovuto ((10% dei soggetti10% dei soggetti)) a malformazione a malformazione del dente dell'epistrofeo ed alla lassità dei legamenti che lo del dente dell'epistrofeo ed alla lassità dei legamenti che lo tengono aderente all'atlante,tengono aderente all'atlante, ma solo l'1% di queste va incontro ma solo l'1% di queste va incontro aconseguenze più gravi. aconseguenze più gravi.

Demenza presenile tipo Alzheimer (42%)

Rischio aumentato rispetto alla popolazione non Down di andare incontro al morbo di Alzheimer

Il gene precursore della sostanza amiloide (una delle componenti anatomopatologiche dell'Alzheimer) è localizzato nel cromosoma 21 e viene espresso in eccesso

Ne consegue che la sostanza amiloide si deposita precocemente nel cervello dei soggetti con SD, in particolare negli strati superficiali dei lobi frontali cerebrali

MONOSOMIE MONOSOMIE

Metafase I

Anafase I

Meiosi I Meiosi II

Un gamete con un cromosoma in più si può formare in seguito a non-disgiunzione alla

meiosi I o alla meiosi II

46 cromos

24 cromos22 cromos

22 cromat 22 cromat 24 cromat 24 cromat

Non disgiunz. alla MI

46 cromos

23 cromos23 cromos

23 cromat 23 cromat 24 cromat 22 cromat

Non disgiunz. alla MII

Monosomie autosominche complete

mai riscontrate nel soggetto vivente

Aborto

Possibili monosomie dei cromosomi sessuali

La maggior parte dei soggetti 45,X si origina in

seguito a un errore nella spermatogenesi o alla

perdita del cromosoma del sesso di origine

paterna nelle prime fasi dell’embriogenesi

Cariotipo: 45,X (~1/2.500 neonati femmine)

Feto con cariotipo 45,X

45,X fetuses are frequently associated with nuchal cysts, severe lymphedema,or hydrops fetalis.

Cariotipi associati alla sindrome di Turner

45,X

46,X,i(Xq)

45,X/46,XX

L’isocromosoma Xq è sempre inattivo.L’associazione i(Xq)/sindrome di Turner suggerisce che la sindrome è dovuta a aploinsufficineza di geni localizzati in Xp

Caratteristiche tipiche della SdT e patologie associate:

Ipogonadismo ipergonadotropo

bassa statura anomalie cardio-

vascolari, renali dismorfismi facciali,

anomalie mani e piedi

linfedema,

Patologie autoimmuni (celiachia, tiroidite, diabete mellito)

Ipertensione Aumentato rischio di

sviluppare sovrappeso/obesità

SINDROME DI TURNERSINDROME DI TURNER

GH

ESTROGENI..ESTRO- PROGESTINICI

La terapia endocrinologica ha lo scopo di

migliorare la prognosi staturale e di

indurre e mantenere i caratterri sessuali

secondari

Frequenza alla nascita: 1 su 1000 neonati maschi

Sindrome di KlinefelterSindrome di Klinefelter

Soggetti affetti : 47 cromosomi, con un cromosoma X sovrannumerario

Cariotipo: 47, XXY

• ipogonadismo (testicoli di dimensioni ridotte)

• bassi livelli di testosterone

• mancata produzione di spermatozoi

(azoospermia)

• sterilità

• sproporzione tra lunghezza degli arti e tronco

• statura superiore alla media

I bambini, imparano spesso a parlare molto più tardi rispetto ai

coetanei e possono avere difficoltà ad imparare a leggere ed a

scrivere

la maggior parte ha difficoltà verbali

Come e quando è diagnosticata l'XXY?

Prima della nascita:

amniocentesi o CVS

Prima Infanzia: Difficoltà del bambino nell'imparare a comunicare;Difficoltà con lettura e scrittura;Atteggiamento timido e passivo (n.b.: molti bambini hanno queste caratteristiche pur non avendo la sindrome XXY)Alta statura

Adolescenza: per lo sviluppo di ginecomastia e ritardo di pubertàdisposizione ginoide adipe

Diagnosi spesso viene posta solo in età adulta, nel

corso di analisi eseguite per infertilità di coppia:

circa il 10% dei maschi azoospermici (con liquido

seminale privo di spermatozoi) presenta sindrome di

Klinefelter

SINDROME DI KLINEFELTER

Alta statura disarmonica

Ipogonadismo ipergonadotropo

Ginecomastia

Obesità (adulti)

Ritardo mentale lieve, variabile

XXY

• sviluppo puberale completo• alta statura• aspetto modestamente ginoide• evidente dissociazione tra lo sviluppo del pene e delle gonadi con grave ipotrofia testicolare.

CARIOTIPO 47 XXY S.KLINEFELTER

FOLLOW-UP periodico pereventuale indicazioneterapeutica sostitutiva

DELEZIONIDELEZIONI

Wolf-Hirschhorn syndrome patients: 4p-( circa 1:50.000)

Delezione cromosomica terminale in 4p e sindrome di Wolf-Hirschhorn

Le malformazioni

fenotipiche associate

alla delezione sono causate

dalla monosomia per una serie

di geni contenuti

nella regione deleta

Esempio di delezione interstiziale

Delezione di un cromosoma 15q11-q13 e sindrome di Prader-Willi.Questa delezione ha una frequenza di circa 10.000

15

~4 Mb

N.B.: delezioni di questa taglia sono ai limiti del rilevamento microscopico.Ai fini diagnostici occorre quindi utilizzare metodi di citogenetica molecolare

(FISH)

• Delezione del braccio lungo cromosoma 15di origine paterna

• Disomia uniparentale materna

• Traslocazione

• Mutazione dell’Imprinting Center

Tecniche diagnosticheTecniche diagnostiche

CARIOTIPO con “allungamento” (> 550 bande)

Ricerca dei POLIMORFISMI GENETICI (per disomia uniparentale materna)

FISH (Fluorescent in situ Hybridization) l’adesione della sonda di DNA (complementare alla

regione 15q11-13) al cromosoma 15 si evidenzia come un’immagine fluorescente

Test di METILAZIONE del DNA permette di evidenziare una delezione e di

differenziarne l’origine (paterna o materna), senza la necessità di studiare il cariotipo dei genitori

fenotipo tipico

fenotipo più lieve,migliori funzioni

cognitive

disomia e fenotipo più grave trisomie 15 (mosaici)

Prader-Willi Syndrome

(circa 1:10.000)

è la forma più comune di obesità su base genetica, è la forma più comune di obesità su base genetica, dovuta ad una anomalia del cromosoma 15dovuta ad una anomalia del cromosoma 15

incidenza: 1:10.000 - 1:16.000incidenza: 1:10.000 - 1:16.000

SINDROME di PRADER – WILLI (PWS)SINDROME di PRADER – WILLI (PWS)SINDROME di PRADER – WILLI (PWS)SINDROME di PRADER – WILLI (PWS)

• ipotonia neonatale generalizzata• tipiche note dismorfiche• ritardo psicootorio variabile• iperfagia obesità grave• ipogonadismo• iposomia

Iperfagia

Gravi complicanze

Obesità

Morte prematura

PWS: Criteri maggiori ( Holm)PWS: Criteri maggiori ( Holm)

1 - Ipotonia neonatale ed infantile che si risolve con l’età

2 - Difficoltà di alimentazione nell’infanzia con stentato accrescimento ponderale

3 - Obesità centrale che inizia tra 1 e 6 anni di età

4 - Tratti somatici caratteristici (occhi a mandorla; strabismo; microdontia; bocca con angoli rivolti

in giù)5 - Ipogonadismo: ipogenitalismo e sviluppo

puberale incompleto6 - Sviluppo psicomotorio ritardato e deficit

mentale 7 - Problemi comportamentali (iperfagia)8 - Anomalie citogenetiche / molecolari tipiche

3 anni

PWS: Criteri minori (Holm)PWS: Criteri minori (Holm)

1 - Anamnesi neonatale tipica 2 - Caratteristiche comportamentali (accessi di

ira, atteggiamento ossessivo/compulsivo) 3 - Disturbi del sonno / apnea 4 - Iposomia dall’età di 15 anni 5 - Ipopigmentazione 6 - Acromicria (mani < 25°c.le , piedi < 10° c.le) 7 - Mani affusolate con margine ulnare

rettilineo 8 - Anomalie oculari 9 - Saliva densa e viscosa 10 - Lesioni cutanee da grattamento 11 - Deficit del linguaggio

IPOTONIA

IPERFAGIA

IPOGONADISMOIPOSOMIA

RIDOTTA SENSIBILITA’ AL DOLORE

DISTURBI DEL SONNO

DISTURBI DELLA TERMOREGOLAZIONE

DISFUNZIONE

IPOTALAMICA

DISFUNZIONE

IPOTALAMICA

FAMIGLIAFAMIGLIA

GHGH

SPECIALISTA ENDOCRINOLOGOSPECIALISTA ENDOCRINOLOGOPSICOLOGOPSICOLOGO

FISIOTERAPISTAFISIOTERAPISTALOGOPEDISTALOGOPEDISTA

CARDIOLOGOCARDIOLOGO OCULISTAOCULISTA

OTORINOLARINGOIATRAOTORINOLARINGOIATRAORTOPEDICOORTOPEDICO

PEDIATRAPEDIATRA

EDUCATORIEDUCATORI

DIETOLOGODIETOLOGO

q11.23

Chromosome 7q deletion and Williams syndrome(circa 1:20.000)

7

(1,5 Mb)

N.B.:Non identificabile con citogenetica classica

Sindrome di WilliamsSindrome di Williams

Effetti delle trisomie autosomiche sul fenotipo

In generale:Basso peso alla nascitaRitardo mentaleBassa staturaFacies dismorficaVarie anoamlie di m ani e piediDifetti cardiaci congenitiMalformazioni cerebra liMalformazioni del sistem a genito-urinario

Effetti delle aneusomie sul fenotipo

TRASLOCAZIONI TRASLOCAZIONI

In 85.000 gravidanze: 455 traslocazioni:

0,5%

.

Cromosoma in

aneuploidia

Numero fra

gli aborti

spontanei

Numero fra

i neonati

1 trisomia 0 0

2 trisomia 159 0

3 trisomia 53 0

4 trisomia 95 0

5 trisomia 0 0

6-12 trisomia 561 0

13 trisomia 128 17

14 trisomia 275 0

15 trisomia 318 0

16 trisomia 1229 0

17 trisomia 10 0

18 trisomia 223 13

19-20 trisomia 52 0

21 trisomia 350 113

22 trisomia 424 0

XYY disomia 4 46

XXY disomia 4 44

XO monosomia 1350 8

XXX trisomia 21 44

Traslocazioni 239 216

Triploidie 1275 0

Tetraploidie 450 0

Mosaici 280 49

Traslocazioni reciproche e

loro conseguenze

In seguito alla traslocazione si formano due cromosomi derivativi

der(4)t(4;8)(p16;p23) and

Wolff-Hirschhorn syndrome

Sindrome dell’ X FRAGILE (o di Martin Bell)E’ La causa più comune di ritardo mentale nel maschio, ed è la

seconda per importanza in totale dopo la S. di Down.

Colpisce circa 1 / 4000 nati

Legata alla presenza di un sito fragile sul cromosoma X.

Mutazione responsabile della espansione di una tripletta (CGG) nel gene denominato FMR-1 localizzato nella regione Xq27.3:

condizioni normali: n° triplette 6 – 50

soggetti con premutazione: 50 – 200

soggetti affetti: > 200

AMPLIFICAZIONE ipermetilazione responsabile di mancata trascrizione e frattura cromatidica

La transizione da stato di premutazione a quello di mutazione è possibile solo nell’ambito della meiosi femminile in seguito ad un meccanismo di imprinting materno.

Alla nascita il fenotipo normale

In seguito:

• alta statura

• macrocefalia

• facies allungata con mento prominente

• Ipertelorismo

• padiglioni auricolari ampi e sporgenti

• palato ogivale

• iperlassità articolare

• macrorchismo con esordio puberale

• Ipotonia

• RITARDO MENTALE evolutivo medio-grave

Neonato con malformazioni multiple

Avvio di un processo diagnostico complesso il cui obiettivo primario è giungere ad una precisa definizione nosologica.

ITER DIAGNOSTICO spesso problematico :

Identico pattern fenotipico può riconoscere cause e processi evolutivi diversi.

ITER DIAGNOSTICO

1. Indagine anamnestica.

2. Analisi del fenotipo.

3. Esecuzione di indagini specialistiche.

ESPERIENZA

ANAMNESI

1. FAMILIARE compilazione di un albero genealogico

possibili fattori preconcezionali :

CONSANGUINEITA’,POLIABORTIVITA’,

MORTI NEONATALI, ETA’ AVANZATA PATERNA

O MATERNA.

2. GRAVIDICA

3. PERINATALE