IPERCOLESTEROLEMIA FAMILIARE (FH)

Trasmissione: autosomica dominante

frequenza: 1 malato: 500 nati sani

patogenesi: gli individui malati (sia etero- che omozigoti) sono portatori di mutazioni sul gene che codifica per il recettore delle LDL.

Sugli epatociti il recettore per le LDL è promiscuo con le IDL, quindi la sua mancanza determina un aumento delle IDL in circolo che, non

venendo direttamente rimosse, vengono trasformate in LDL, aumentando ulteriormente il grado di ipercolesterolemia.

Il difetto genico si fa risentire soprattutto a livello degli epatociti, preposti alla captazione e degradazione delle LDL circolanti.

La mancata eliminazione delle LDL a livello epatico determina un'aumento dei livelli di LDL (e quindi colesterolo) in circolo che a sua

volta determina gravi manifestazioni cliniche (vedi oltre)

TRASPORTO E METABOLISMO INTRACELLULARE DEL COLESTEROLO

core (esteri del colesterolo)

LDL

apoproteina B-100

recettore per le LDL, riconosce la apoproteina B-100 presente su LDL e IDL

la complessazione con l'LDL determina il "clustering" dei

recettori che prendono contatto con la clatrina.

Quest'interazione è necessaria alla formazione

della fossetta rivestita e quindi all'internalizzazione

delle LDL

clatrina

fossetta rivestita

vescicola rivestitaepatocita

TRASPORTO E METABOLISMO INTRACELLULARE DEL COLESTEROLO

recettore per LDL ri-esposto

sintesi di componenti della membrana cellulare, ormoni steroidei, acidi biliari

ACAT

immagazzinamento (sotto forma di esteri del colesterolo)

aminoacidi(metabolismo)

endosoma

lisosoma

vescicola di ricircolo

Vescicolarivestita

Colesterolo libero

TRASPORTO E METABOLISMO INTRACELLULARE DEL COLESTEROLO

sintesi endogenadel colesterolo

-+

esterificazione (immagazzinamento)del colesterolo

disponibilità eccessiva di colesterolo

EnzimaACAT

sintesi del recettore per le LDLDNA

RNARNA

RER

ribosomi

apparato del

Golgi

Enzima HMG-Coareduttasi -

IL GENE PER IL R-LDL E LA SUA STRUTTURA PROTEICA

5'

3'

Sequenzepromoter

1

2

3

456789

101112131415

1617

18

trascrizione

Dominio di legame per LDL

(292 aa)

Dominio di omologia per

l'EGF (400 aa)

Dominio di glicosilazione

(58 aa)

Dominio citoplasmatico

(50 aa)

Dominio trans-membrana (58 aa)

splicing

traduzione

Modificazioni post-

traduzionali

HOOC

NH2

IL GENE PER IL RECETTORE DELLE LDL E LE MUTAZIONI CHE DETERMINANO LA FH

+ 2 kb + 4 nt

-1 kb -4 kb -5 kb -5 kb

-7 kb

+ 18 nt

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

+ 7 kb(duplicazione)

-20 kb

-10 nt

G>A

-25 kb

inserzione

delezione

nonsenso

missenso

splicing

EFFETTI DELLE MUTAZIONI SUL GENE PER IL R-LDL

recettore negativo (mancata sintesi): la mutazione genica determina la mancata traduzione del recettore per le LDL

recettore negativo (mancato trasporto al golgi): la mutazione genica determina la mancata maturazione del prodotto genico e la sua

conseguente esposizione sulla membrana delle cellule

recettore deficiente: la mutazione genica determina la sintesi di un recettore caratterizzato da una capacità limitata di legare le LDL (da 1

a 10% del recettore wild type)

internalizzazione deficiente: la mutazione genica determina la sintesi di un recettore normalmente in grado di legare le LDL ma

incapaci di internalizzarle all'interno delle cellule

Sono state finora evidenziate centinaia di mutazioni diverse sul gene per il recettore delle LDL che a livello fenotipico danno

origine ad effetti raggruppabili in quattro classi:

MUTAZIONI CHE DETERMINANO LA FH

La mancanza del promotore impedisce completa-mente la normale trascrizione dell'allele mutato

-20 kb

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

FH siracusa

recettore negativo(mancata sintesi)

Tale deficit sarà totale o parziale a differenza dell'assetto genotipico (etero-omozigote)

Si verifica quindi un deficit quantitativo dell'R-LDL espresso sulla superficie degli epatociti.

MECCANISMO DI SPLICING (PROCESSAMENTO) DELL'RNA

TRASCRITTO PRIMARIO DI RNA

La mancanza di splicing determina la

formazione di un RNA instabile che viene degradato o

comunque non può essere tradotto,

risultando quindi in una mancanza di

proteina

sequenze "consensus” permettono il corretto avvicinamento delle terminazioni di due esoni adiacenti e vengono riconosciute dagli enzimi di splicing che operano il taglio della sequenza intronica

GT AG5' 3’

GT AG

GT AG

GT A G5' 3’

PROCESSING

mRNA

C

MUTAZIONI CHE DETERMINANO LA FH

La sostituzione G > A distrugge la consensus sequence GT dell'introne 15

Ciò attiva delle consensus sequences criptiche presenti o nell'esone 15 o nell'introne 15

recettore negativo(ridotta sintesi)

G>A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

In queste condizioni lo spicing del trascritto non è corretto e l'mRNA risultante è instabile

Nelle cellule che portano questo allele si osserva una diminuzione di mRNA per il R-LDL (1/4 delle cellule sane)

L'mRNA che viene tradotto da origine a R-LDL mutati (+ corti o + lunghi) dipendentemente dalla consensus sequence criptica utilizzata durante lo

splicing. Questi recettori sono comunque non funzionali

MUTAZIONI CHE DETERMINANO LA FH

La mutazione determina la duplicazione degli esoni 2-6 che portano a codificare un dominio di legame duplicato

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

7 kb

recettore negativo(mancato trasporto al

golgi) e recettore deficiente

HOOC

NH2

Alterazione del dominio di legame

Alterazionedellemodificazionipost-traduzionali

La proteina così tradotta a livello del RER è instabile. Viene modificata e trasportata in super-ficie con maggiore difficoltà. Viene inoltre degra-data con maggiore velocità

Sulla superficie cellulare il recettore lega le LDL con affinità e capacità diminuite (30% del wild type)

MUTAZIONI CHE DETERMINANO LA FH

La mutazione determina la generazione di un segnale di stop (nonsense) che blocca la sintesi del dominio intracellulare dell’ R-LDL.

internalizzazione deficiente

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Lys

Asn

Asn

Arg Stop

Il recettore non può più quindi interagire correttamente con la clatrina, divenendo così impossibile la sua internalizzazione

MUTAZIONI CHE DETERMINANO LA FH

La mutazione determina la sosti-tuzione non conservativa (missense) dell’aminoacido Tyr790 in Cys.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

CysTyr

internalizzazione deficiente

La proteina risultante è della lun-ghezza corretta ma, a livello citoplas-matico perde la corretta struttura 3D, non riuscendo così ad interagire con la clatrina

DIAGNOSI DELL’ FH

I sintomi non si sviluppano fino alla terza o quarta decade di vita.

Essendo però una malattia ereditaria, sulla base dell'anamnesi familiare si può procedere alla diagnosi precoce nel neonato: il sangue prelevato dal cordone ombelicale contiene concentrazioni di colestrolo totale doppie o triple (nel caso di eterozigoti) o addirittura di 6-8 volte maggiore rispetto alla norma (nel caso di omozigoti). La diagnosi è

possibile anche in epoca prenatale, sulle cellule del liquido amniotico.

Si deve quindi procedere alla diagnosi differenziale dall'ipercolesterolemia poligenica, che viene senza dubbio effettuata con

la valutazione dei recettori per le LDL in colture di fibroblasti del paziente donatore. La diagnosi deve poi essere confermata

dall'elettroforesi delle lipoproteine (aumento delle LDL) e da una trigliceridemia normale.

Si può quindi procedere all'identificazione del tipo di difetto genico con digestione del DNA del donatore con enzimi di restrizione e analisi

in southern blot .

QUADRO CLINICO DELL’ FH

L'aspetto clinico più evidente è l'insorgenza di una coronaro-sclerosi accelerata che si può manifestare già verso i trent'anni.

Il deposito di colesterolo a livello della valvola aortica può provocare una stenosi aortica sintomatica.

I pazienti omozigoti non adeguatamente seguiti muoiono preco-cemente (entro i vent'anni) per le complicanze dell'infarto.

I pazienti eterozigoti possono incorrere in infarto miocardico gia verso i trent'anni, con picco d'incidenza tra la quarta e la quinta

decade di vita.

Anche nelle donne si ha un'incidenza aumentata di infarto, ma l'età d'insorgenza è spostata di 10 anni rispetto ai maschi.

All'età di sessant'anni più dell' 85% dei pazienti ha avuto un infarto miocardico.

Sali biliari: Funzionano solo nei pazienti eterozigoti, in combinazione con la dieta abbassano i livelli di colesterolo totale del 20-30%

TERAPIA DELL’ FH

Dieta povera di colesterolo. I pazienti mostrano una caduta molto limitata (circa il 10%) dei livelli di colesterolo totale.

Hanno dimostrato essere potenzialmente cancerogeni

Il loro effetto benefico sui livelli di colesterolo plasmatico è limitato dall’attivazione della sintesi endogena di colesterolo. Per questo motivo

vengono somministrati in combinazione con laNiacina: inibisce la sintesi endogena compensatoria di colesterolo a

livello epatico, aumenta la produzione di HDL.

Centrifughe a flusso continuo (scambio plasmatico). Deve essere effettuato ogni mese, ed è per ora il trattamento elettivo per gli omozigoti

Trapianto epatico, è il più efficace, diminuisce dell'80% i livelli di colesterolo

TERAPIA DELL’ FH

colesterolo

HMG Coa

-

sali biliari

-

senza terapia

colesterolo

HMG Coa

sali biliari

+ resine sintetiche+ resine sintetiche

+ niacina

colesterolo

HMG Coa

sali biliari

Razionale dell’uso delle resine sintetiche che legano sali biliari:

Trasmissione: autosomica dominante

frequenza : 1 : 500

patogenesi : gli individui malati (sia etero- che omozigoti) sono por- tatori di mutazioni sul gene che codifica per l’apo B100 (transizione G ---> A al codone 3500, che risulta nella sostituzione dell’aa Gln ---> Arg nella corrispondente posizione della proteina.

Nella popolazione europea/nordamericana il 2-5 % dei pazienti diagnosticati con FH risultano poi essere invece affetti da FDB.

La proteina viene normalmente tradotta ed assemblata nelle LDL, ma queste risultano avere una affinità marcatamente ridotta per il recettore delle LDL presente sugli epatociti.

DEFICENZA FAMILIARE DI APO B100 (FDB)

Il quadro clinico ed anche la terapia sono assolutamente sovrapponibili a quelli visti per l’FH

mutazione dell’Apo B100 (FDB)

mutazione dell’R-LDL (FH)

Mancatainternalizzazione del colesterolo

ipercolesterolemia

Le due malattie sono praticamente indistinguibili ad una prima diagnosi

IPERCOLESTEROLEMIA DA FH E/O DA FDB

LDL

FH, FDB, ipobetalipoproteinemia

Come osservato precedentemente, mutazioni su geni che codificano per proteine diverse (ad esempio apo B100 e R-

LDL) possono determinare le stesse manifestazioni cliniche (ipercolesterolemia)

Esiste però anche il caso in cui mutazioni sullo stesso gene possono determinare manifestazioni patologiche

completamente diverse (ad esempio L’FDB e la ipobetalipoproteinemia)

Ciò è dovuto alla capacità della mutazione genica di indurre alterazioni quantitative o qualitative sulla proteina

codificata

ipercolesterolemia (FDB)

IPOBETALIPOPROTEINEMIA FAMILIARE

Gene per Apo B100

Mutazione puntiforme: Gla3500 --->Arg

proteina normalmente tradotta

Più di 20 diverse mutazioni, tra le quali frame shift, non sense

alterazioni nello splicing dell’RNA oppure generazione di peptidi non funzionali

negli ETZ: asintomaticanegli OMZ: malassorbimento di

grassi alimentari a livello intestinale

(ipobetalipoproteinemia familiare)

LDL normalmente assemblate

quantità di LDL circolanti normali

bassa affinità per R-LDL

quantità di lipidi assorbiti e trasportati normali

minore sintesi di apolipoproteine

minore quantità di LDL assemblate, basse concentrazioni di LDL e di colesterolo circolanti (<10 mg/dl)

diminuisce la sintesi dei sali biliari