Fibrosi cistica: nuove acquisizioni - .Fibrosi cistica: nuove acquisizioni Carla Cimino, Maria Elena

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Rivista Italiana di Genetica e Immunologia Pediatrica - Italian Journal of Genetic and Pediatric ImmunologyAnno IV numero 2 - aprile 2012 | direttore scientifico: Carmelo Salpietro - direttore responsabile: Giuseppe Micali

Fibrosi cistica: nuove acquisizioniCarla Cimino, Maria Elena Cocuzza, Novella Rotolo, Salvatore Leonardi, Mario La RosaDipartimento di Pediatria, UO Broncopneumologia, Allergologia e Fibrosi Cistica - Universit di Catania

IntroduzioneDefinizioneLa fibrosi cistica (FC) una malattia ereditaria a trasmissione autosomica recessiva,multisistemica, ad espressivit clinica variabile, caratterizzata essenzialmente dabroncopneumopatia cronica evolutiva, insufficienza pancreatica, sterilit e alteconcentrazioni di ioni cloro nel sudore. Il difetto di base della patologia rappresentatoda un anomalo trasporto di ioni a livello della membrana delle cellule epiteliali cherivestono il lume delle ghiandole esocrine, con conseguente produzione di muco denso evischioso.EpidemiologiaLa fibrosi cistica (FC) la pi comune malattia ereditaria letale della razza caucasica, lasua frequenza stimata a un soggetto ogni 2.500 nati vivi (1).Lincidenza della patologia varia sostanzialmente tra le diverse etnie. Negli USA laprevalenza alla nascita 1:2500 1:3500 tra i bianchi non ispanici, 1:4000 1:10000 tragli ispanici, 1:15000 1:20000 tra i neri non ispanici, anche se per questi ultimi duegruppi, recentemente, viene segnalata una frequenza pi alta (2, 3, 4).Secondo i dati raccolti dal Registro Italiano FC, in Italia la prevalenza media dellamalattia alla nascita, tenendo conto di tutti i dati raccolti dal 1988 al 2004, di 1:4079nati vivi (minimo 1:4762 nel 1988; massimo 1:3425 nel 2000), inferiore quindi a quantoriportato in letteratura per la popolazione caucasica. I suddetti dati evidenziano inoltrenotevoli differenze nella prevalenza della patologia tra le varie Regioni italiane. Ci puessere imputato a diversi fattori, tra cui: diversa incidenza delle certificazioni di malattiaalla nascita e in et adulta, diverse modalit di diagnosi, diverse modalit di cura,diversa frequenza di cittadini extraeuropei, diversa frequenza di interruzioni volontarie digravidanza, ecc. (5).In Italia lincidenza dei soggetti eterozigoti per la patologia si attesta su 1/30 (6).Gene e proteina CFTRIl gene responsabile della FC, stato identificato per la prima volta nel 1985 eindividuato successivamente sul braccio lungo del cromosoma 7 nel 1989 (7). Esso siestende per 250 kb e contiene 27 esoni che codificano per una proteina denominataCFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator).La proteina CFTR una proteina canale, contenente 1480 residui amminoacidici,espressa sulla membrana apicale delle cellule epiteliali dellapparato respiratorio,gastrointestinale, genitourinario e delle ghiandole sudoripare. Appartiene alla famiglia deitrasportatori con cassette che legano lATP (ATP binding cassette). Presenta due dominitransmembrana ognuno costituito da 6 eliche, connesse a un dominio citoplasmatico, ilnucleotide binding domain (NBD), atto a legare lATP. Il dominio centrale, detto dominioR, svolge funzione regolatoria e include siti di fosforilazione multipli da parte di differentichinasi, fra cui la proteina chinasi AMP-ciclico dipendente (PKA) e la proteina chinasi C(PKC). La struttura della proteina CFTR illustrata in Figura 1.Normalmente la proteina regola il passaggio di ioni cloro attraverso la membranacellulare delle cellule epiteliali e interviene anche nella regolazione di altri canali ionici,inibendo lattivit del canale per il sodio EnaC (Endothelial Natrium Channel) e attivandoun altro canale al cloro detto ORCC (Outwardly Rectified Chloride Channels) (8). Laproteina anche coinvolta nel metabolismo cellulare e cio nel processamento diglicoproteine, nella regolazione del pH degli organelli intracellulari e sembra essereimplicata nellesagerata e persistente risposta infiammatoria dellospite (9).La perdita di funzione della proteina determina gravi alterazioni idroelettriche,conducendo ad una disidratazione relativa delle secrezioni mucose dei pazienti FC (10).

Fig 1. La struttura della proteina CFTR (56)Mutazioni del gene CFTRAttualmente sono state identificate 1894 mutazioni del gene CFTR (11). La prima

mutazione descritta e la pi frequente la F508, determinata dalla delezione dellafenilalanina in posizione 508. Essa riscontrabile nel 70% dei pazienti FC (8).Tra le popolazioni del Nord Europa si riscontra una ridotta variet delle mutazioni CFTR,con una predominanza assoluta della F508, a differenza di quello che si verifica nellealtre Regioni Europee dove si evidenzia la presenza, con diversa frequenza, di moltealtre mutazioni (12).Anche in Italia si verificata una notevole variabilit genetica, ci dimostrato dairisultati dellanalisi molecolare disponibile per l82% dei pazienti: la mutazione F508interessa solo il 49% di tutti i cromosomi FC e il restante caratterizzato da numerosealtre mutazioni, con differenze sensibili in relazione alla Regione di origine (13).Le mutazioni CFTR possono essere di vario tipo: missense (sostituzione di una base delDNA che da origine ad un codone codificante per un diverso aminoacido), non sense(sostituzione di una base di DNA che introduce un codone di stop), frameshift (delezionio inserzioni di un numero di bp non multiplo di 3, che altera la lettura dei codoni) emutazioni che alterano lo splicing (14).In base al tipo di mutazione, il gene CFTR produce diversi effetti sull'espressione e sullafunzionalit della proteina.Sono state identificate sei classi di mutazioni (15, 16):Classe I (difetto di produzione): si tratta di mutazioni che causano l'interruzioneprematura della trascrizione. La proteina assente.Classe II (difetto di maturazione): le proteine mutate non raggiungono come proteinemature la membrana cellulare. Esse vengono degradate nell'apparato del Golgi.Classe III (difetto di regolazione): le proteine mutate sono normalmente espresse sullamembrana cellulare, ma non possono essere attivate;Classe IV (difetto di trasporto): le proteine mutate sono normalmente espresse sullemembrana cellulare e attive ma sono presenti alterazioni nella conduttanza agli ionicloro;Classe V (rallentata sintesi): si verifica la sintesi di proteine normali ma in quantitnotevolmente ridotte;Classe VI (degradazione precoce): le proteine sono normalmente espresse e attive, mavanno incontro a degradazione precoce. La F508, mutazione pi frequente, appartiene alla II classe.I meccanismi patogenetici attraverso cui le mutazioni FC compromettono le espressionidella proteina CFTR a livello della membrana cellulare sono mostrate in Figura 2.

Fig 2. Classificazione delle mutazioni CFTR (78)E stata dimostrata una forte correlazione tra il genotipo CFTR e la funzionalitpancreatica. Le mutazioni che appartengono alla I, II e III classe (definite anchemutazioni severe) sono presenti in pazienti con insufficienza pancreatica. Le mutazionidi classe IV, V e VI (mutazioni mild) sono presenti invece in pazienti con sufficienzapancreatica (17). Inoltre se una mutazione di classe I-III associata a unaltra mutazioneappartenente alle prime tre classi, il paziente presenter insufficienza pancreatica; lasola presenza di una mutazione appartenente alla classe IV-VI determina sufficienzapancreatica (18).Patogenesi della FCPatogenesi della broncopneumopatia della FCSebbene alla nascita non siano osservabili alterazioni strutturali a carico dellapparatorespiratorio, la compromissione della clearence mucociliare, la precoce colonizzazionedelle vie aeree da parte di agenti patogeni e la risposta infiammatoria eccessiva sono giosservabili sin dalla prima infanzia.In condizioni normali, il muco prodotto dalle cellule caliciformi non a contatto direttocon le ciglia, ma fatto scorrere sul liquido periciliare. Clunes e coll hanno dimostratoche il liquido periciliare nella FC povero di acqua e che quindi si presenta inconcentrazioni ridotte (19). Ci determina alterazioni della clearence mucociliare conristagno delle secrezioni e creazione di un microambiente favorevole alla colonizzazioneda parte di agenti patogeni. Si svilupperanno pertanto infezioni respiratorie cronicheinizialmente sostenute dallo Stafilococcus Aureus e quindi da Pseudomonas aeruginosa o Burkholderia cepacia (20).Le infezioni croniche e linfiammazione conseguente determinano nel tempo unaprogressiva distruzione del parenchima polmonare che porter il pazienteinevitabilmente allevoluzione in insufficienza respiratoria cronica, che causa di mortein circa il 90% dei pazienti FC (21).Nonostante il ruolo chiave delle infezioni nello stabilire un processo infiammatoriocronico, generalmente ritenuto che i tessuti dei pazienti FC presentino unapredisposizione intrinseca ad innescare unesagerata risposta infiammatoria (22, 23).Nei fluidi delle vie aeree dei soggetti malati si riscontra infatti un elevato numero dineutrofili, di citochine proinfiammatorie quali TNF-, IL-8, IL-6 e leucotriene B4 e ridottilivelli di IL-10 (24, 25).I batteri stimolano le cellule epiteliali a produrre IL-6 e IL-8, questultima favorisce lamigrazione di neutrofili nel sito dellinfiammazione. I neutrofili e i macrofagi attivatirilasciano sostanze ossidanti e proteasi che contribuiscono al danno strutturale delle vieaeree, stimolano la secrezione di mucina e di citochine da parte dellepitelio,completando cos il circolo vizioso dellinfiammazione polmonare FC. La ridottaespressione di IL-10, documentata nei pazienti, riduce le capacit antinfiammatoriedellospite, sbilanciando il processo verso uninfiammazione cronica.Il prim