distrofia facio-scapolo

DISTROFIE MUSCOLARI
DISTROFINOPATIE (DMD, BMD)
EMERY-DREIFUSS E SCAPOLO-PERONEALI
FACIO-SCAPOLO-OMERALE
CINGOLI (LGMD)
MIOTONICHE (DM1, DM2, DM3?)
BETHLEM
OCULO-FARINGEA
DISTALI
CONGENITE (MEROSINA POSITIVE E NEGATIVE)
MIOFIBRILLARI
CARDIOMIOPATIE
DMD
FSHD
Emery Dreifuss
Distali
LGMD
Oculo
Faringea
DISTROFIE MUSCOLARI
DISTROFINOPATIE
DUCHENNE (DMD)
BECKER (BMD)
X-linked (Xp21)
DMD 1:3300 nati maschi
BMD 1:15000 nati maschi
DISTROFINOPATIE
PORTATRICI DMD
Inattivazione di una delle due X (Xwt e Xdy) a livello di blastula
FIBRA MUSCOLARE è un SINCIZIO, comunque proteina suff.
Femmine sintomatiche in casi in cui non si ha l’inattivazione della X mutata
(traslocazioni) e aneuploidie:
Turner (45X0)
Turner (X/XX; X/XXX)
DISTROFINOPATIE
GENE MAPPING
1980 mapping usando DNA pazienti con alterazioni chrs
(delezioni/traslocazioni) à minima regione di overlap) Xp21
Linkage e polimorfismi
GENE ISOLATION
Ibridazione sottrattiva utilizzando DNA di un individuo con delezione e un
DNA con individuo XXX/Y
14Kb cDNA/mRNA
3685aa/430 Kda
2,4-3 Mb regione genomica
79 esoni con introni fino a 200Kb
DISTROFINOPATIE
ISOFORME
- Full length 427KDa, quattro diverse con quattro promotori:
Purkinjie, brain, muscle, lynphoid
-Short isoforms: Dp71, 116, 140, 260 espresse solo in retina, CNS, PNS
DYSTROPHIN PROTEIN FAMILY (altri loci!!!)
-Utrophin chr 6q24. mRNA=13Kb; 395 KDa. In diverse cellule, anche NMJ
Nello sviluppo, presente in mioblasti. In adulto in satellite cells, NMJs,
perineurium, vessels, Schwann cells
- DRP2, molto simile a Dp116. Nelle cellule di Schwann
DISTROFINOPATIE
24 triple eliche
dystrobrevin
dystroglican
ABD e rod similar to spectrin
and actinin
DAP dystrophin associated protein complex
DISTROFINOPATIE
MUTAZIONI
- Ampie delezioni, molte delle quali a carico dei primi 20 esoni
Hot spot tra l’esone 44-45. Sono il 50-70% delle mutazioni
- Duplicazioni del gene, 10%
-Mutazioni puntiformi/microdelezioni
Se producono frameshits -> DMD severa
Se non producono frameshits -> BMD lieve
Alcune puntiformi che producono fs causano exon skipping
Il 34% delle mutazioni puntiformi della distrofina sono splice site mutations
(alterazioni delle consensus donor acceptor oppure attivazione di siti criptici
che portano a delezioni di esoni o inserzioni di pezzi di introni nell’mRNA)
- Tutte le delezioni causano non-sense mediated mRNA decay
DISTROFINOPATIE
PATOGENESI
- Il sarcolemma non resiste agli insulti meccanici della contrazione
- La membrana plasmatica si rompe
- Influsso di Ca++ dall’ambiente extracellulare
- Meno ATP prodotto nei mitocondri
- Attivazione di proteasi Ca++ dipendenti
- Stimolazione fosfolipasi, diminuzione di PPIs
NECROSI
- Macrofagi e infiltrati (Inattivazione Ab-mediata di CD4 e CD8 T cells
migliora solo il topo mdx)
- Connettivo aumenta
DISTROFINOPATIE
PATOGENESI
- Nitric oxyde synthase NOS: si lega al complesso tramite syntrophins
In DMD viene persa.
- NOS agisce sulla parete dei vasi e permette la vasodilatazione
dopo lo sforzo muscolare
- Topi NOS-/- non hanno fenotipo
- Topi mdx in cui NOS è overespressa
migliorano
DISTROFIE
TERAPIA
1- ADENOVIRUS (AV): LARGE SIZE IMMUNOGENICI
2- AAV: MENO IMMUNOGENICI, RIDOTTA SIZE. NO DISTROFINA,
SI’ SARCOGLICANI. FASE I e II IN FRANCIA (LGMD): INTRAMUSCULAR
INJECTIONS
3- DMD: A) DELIVERY CON AAV DI DISTROFINA PIU’ CORTA
B) OPPURE RNA DELIVERY CHE CODIFICA PER ESONI DELETI
(6-7) MODELLO DI DISTROFIA NEL CANE
DELIVERY SISTEMICA ACCOPPIATA AD IMMUNOSOPPRESSORI
C) ANTISENSE OLIGONUCLEOTIDE CONTRO ESONI CHE
VENGONO SPLICED E SI CREANO DELEZIONI IN FRAME TIPO
BECKER MENO SEVERE
4- CELL THERAPY: BONE-MARROW DERIVED STEM CELLS
MESOANGIOBLASTI
DISTROFIA FACIO-SCAPOLO-OMERALE
3a forma ereditaria più frequente 1:20.000
Esordio 2-44 anni.
Esordio infanzia più grave c/ritardo ed epilessia
Autosomica dominante con penetranza completa
Locus responsabile mappato sul chr 4q35 mediante polimorfismo EcoRI
Esiste eterogenità genetica
DISTROFIA FACIO-SCAPOLO-OMERALE
- Polimorfismo EcoRI 3,3 kb è un tandem repeat chiamato D4Z4
- Allele normale 50-300Kb (da 11 a 150 repeats)
Allele FSHD <35Kb (inferiore a 11 repeats)
- Le delezioni sono familiari ma anche in alta percentuale de novo
(10-33% casi)
- MOSAICISMO PARENTALE 4q35 nel 40% casi de novo
DISTROFIA FACIO-SCAPOLO-OMERALE
Repeat chiamato D4Z4 contiene
- Lsau, elemento mediamente ripetuto, eterocromatina
- Hhspm3, low copy element GC-reach
- Double homeobox region
- TACAA promotore a monte di un ORF di 1170bp che codifica per un gene DUX4
- DUX4 è senza introni, senza poliAAA finale e non è mai stato trovato il trascritto,
Forse è uno pseudogene
DISTROFIA FACIO-SCAPOLO-OMERALE
PATOGENESI
Ipotesi I: la delezione diminuisce o abolisce espressione di geni distali o prossimali
La delezione avvicina dei geni presenti intorno a D4Z4 alle regioni eterocromatiche 4q terminali
Geni distali nessuno
Geni prossimali: FRG1, FRG2, TUBB4Q. Alcuni forse pesudogeni.
Solo FRG1 è espresso ma in mioblasti di pazienti NON NEI NORMALI
CONTRO: Non ci sono geni espressi in tessuti normali in vicinanza del repeat D4Z4
Completa delezione di 200Kb 4q35 non dà nessun fenotipo
Ipotesi II: la delezione aumenta l’espressione di geni normalmente silenti
A FAVORE:
Esistono GC-rich element nel repeat e siti di ipermetilazione
(eterocromatina inibizione della trascrizione)
Non hanno trovato geni normalmente espressi nella regione
DISTROFIA FACIO-SCAPOLO-OMERALE
Un multiple protein complex (repressore) YY1/HMGB2/nucleolina
lega una sequenza di 27bp in D4Z4 (DBE=D4Z4 binding element)
DISTROFIA FACIO-SCAPOLO-OMERALE
DISTROFIA FACIO-SCAPOLO-OMERALE
L’ESTENSIONE DELL’OVERESPRESSIONE DI ALCUNI GENI PROSSIMALI
FRG1, FRG2, ANT1 NEL MUSCOLO DI PAZIENTI FSHD E’ INVERSAMENTE
PROPORZIONALE AL NUMERO DI REPEATS PRESENTI
AMPIE DELEZIONI->MENO REPEATS-> MENO REPRESSIONE->
MAGGIORE OVERESPRESSIONE DI GENI PROSSIMALI
HANNO CREATO TRANSGENICI NEL MUSCOLO SPECIFICI DI
FRG1, FRG2, ANT1