Rivista Italiana di Genetica e Immunologia Pediatrica - Italian Journal of Genetic and Pediatric Immunology Anno III numero 3 - luglio 2011 | direttore scientifico: Carmelo Salpietro - direttore responsabile: Giuseppe Micali Mutazioni del gene CFTR - Nostra casistica 2010-2011 e significato Mutations in the CFTR gene - Our cases 2010-2011 and meaning Vincenzo Procopio, Carmelo Liuzzo, Vincenzo Salpietro, Giovanni Bianco, Daniele Prestileo, Luciana Rigoli, Carmelo Salpietro UOC Genetica ed Immunologia Pediatrica, Dipartimento Scienze Pediatriche Mediche e Chirurgiche, AOU Policlinico Universitario Messina Abstract The different mutations on the CFTR gene can cause cystic fibrosis and syndromes related to it. The combination of different mutations can give different phenotypes. polymorphisms associated with poly-T mutations of the CFTR gene may have important prognostic value. In this study we report our analytic cases performed during the period from January to July 2011 and the clinical significance of mutations found. Riassunto Le diverse mutazioni presenti sul gene CFTR possono essere causa di fibrosi cistica e sindromi a essa correlate. La combinazione di Differenti mutazioni può dare fenotipi diversi. i polimorfismi poly-T associati a mutazioni del gene CFTR possono avere un valore prognostico importante. In questo studio riportiamo la nostra casistica analitica effettuata nel periodo gennaio 2010 - luglio 2011 e il significato clinico della mutazioni riscontrate. Introduzione Il prodotto proteico del gene CFTR agisce sulla secrezione e sull’assorbimento di ioni e acqua, è un canale normalmente presente sulla membrana delle cellule secretive e Si localizza principalmente nei polmoni, nel pancreas, nel fegato, nell’apparato riproduttivo e gastrointestinale. Le mutazioni a carico del gene CFTR portano a un malfunzionamento della proteina canale e le secrezioni prodotte dalle cellule virano a una consistenza più ispessita e densa: da qui i sintomi caratteristici della malattia. la fibrosi cistica (FC) si presenta con un espressività variabile da individuo a individuo: si passa da segni clinici sfumati (scarse manifestazioni polmonari e lunga vita) a manifestazioni gravi della malattia (ileo da meconio e sintomi polmonari precoci). Le mutazioni a oggi individuate sul gene sono circa 1850 ; Si è così ipotizzato che la variabilità della malattia è in relazione al tipo di mutazioni riscontrate. le diverse combinazioni di mutazioni lievi e severe ereditate porta allo sviluppo di diversi fenotipi; Si parla infatti di “fibrosi cistica e sindromi correlate”. La malattia è di tipo autosomico recessivo. Classificazione delle mutazioni La mutazione più diffusa è la DF508, la cui frequenza varia notevolmente nelle diverse popolazioni: rappresenta il 50% delle mutazioni nell’Europa meridionale (Italia, Spagna, Grecia) e l’80-90% circa nelle popolazioni del Nord-Europa (Danimarca. Olanda, Regno Unito). Le altre mutazioni hanno in genere una frequenza compresa fra il 2 e il 5%, oppure sono caratteristiche di alcuni gruppi etnici, come la W1282X negli ebrei originari dell’Europa centrale, la 3659del C negli svedesi la T338I nei sardi, la 2183AA->G e R1162X nel Nord Italia e un gruppo di cinque mutazioni particolari nel Sud Italia. In relazione alle alterazioni di struttura o di funzione che provocano nella proteina CFTR, le mutazioni sono state suddivise in 5 classi. Le mutazioni di classe 1 sono quelle che riguardano la produzione vera e propria della proteina: in genere non è prodotta per niente o in scarsa quantità. Le mutazioni di classe 2 (es: DF508) impediscono che la proteina prodotta sia elaborata in modo tale da arrivare e poter funzionare normalmente sulla membrana della cellula. Con le mutazioni di classe 3 e 4, la proteina è prodotta, si dispone sulla membrana della cellula ma il canale è mal regolato o poco permeabile al cloro stesso. Le mutazioni di classe 5 permettono la produzione di una piccola quantità di proteina funzionante. La nostra casistica conta 116 individui analizzati nel periodo gennaio 2010-luglio 2011. la maggior parte di questi individui fanno parte del programma di screening per gli esami genetici delle coppie infertili. Le mutazioni riscontrate su questi individui sono riportate nell'illustrazione 1. Illustrazione 1 - Mutazioni riscontrate nei pazienti afferenti all'U.O.C di genetica e immunologia pediatrica nel periodo gennaio 2010-luglio 2011 Tutte le mutazioni sono presenti in eterozigosi e assumono un significato di rischio riproduttivo se nel partner è presente una mutazione in eterozigosi nel gene CFTR. Analizziamo i possibili casi in omozigosi. Mutazione N1303K E' definita severa in quanto nella maggior parte dei casi si accompagna a insufficienza pancreatica. Per quanto riguarda invece il quadro polmonare della malattia, esso può essere ampiamente variabile, e sostanzialmente poco prevedibile. Mutazione 621+3 A>G Tale mutazione è presente nell'introne 4 del gene CFTR ed è rappresentata da una sostituzione A>G presente nello 0, 8% della popolazione di origine greca (sovrapponibile al nostro dato). è una mutazione di splicing che distrugge il sito donatore in 5' e in omozigosi porta a una deficienza severa di mRNA associato a un fenotipo severo Mutazione 711+1G->T È caratteristica della regione Campania con una distribuzione dello 0, 7% (sovrapponibile ai nostri dati).l'esistenza di mutazioni per il gene CFTR che si riscontrano maggiormente in una determinata regione è utile per stabilire il pannello di mutazioni da studiare in prima analisi per individui provenienti da regioni d'Italia differenti. La mutazione mappa sull'introne 5 Mutazione 3849+10kbC>T Viene trovata abbastanza frequentemente nei pazienti CF con test del sudore normale o borderline; è stata osservata in diversi gruppi etnici, associata a diversi background cromosomici. Spesso i maschi sono fertili. La mutazione è presente in posizione 3849 + 10 kb nell'introne 19 ed è rappresentata da una sostituzione puntiforme C>T. essa agisce con meccanismo di splicing e probabilmente permette la produzione di una certa quota di proteina CFTR normale. Per questa ragione comporta forme atipiche di fibrosi cistica, quando presente nel genotipo di un soggetto in doppia copia (3849+10kb C->T/ 3849+10kb C->T) oppure in singola copia però accompagnata da altra mutazione anche severa come DF508 (3849+10kb C->T/ DF508). In queste forme atipiche dovute a 3849+10kb C->T lo stesso test del sudore può avere valori incerti e l'apparato riproduttivo maschile può essere privo delle anomalie anatomiche caratteristiche della FC e quindi produrre spermatozoi in quantità normale o ridotta. Mutazione I148T E' stata dapprima classificata come mutazione, ma successivamente si è scoperto che gli effetti e/o le manifestazioni di malattia che comporta sono molto variabili, perciò oggi prevale l'orientamento a classificarla come polimorfismo, che diventa patogeno solo in presenza in cis di un altro polimorfismo conosciuto con la sigla 3199del6. Quest'ultima mutazione Perciò deve sempre essere studiata in presenza di I148T. dell'allele 5T dipende dal numero delle ripetizioni TG localizzate a monte delle sequenze ripetute di PolyT il cui numero può variare da 9-13. Ad oggi non è ancora chiaro se nelle donne un'alterazione di questo gene interferisca con la normale fertilità. Illustrazione 2 - Distribuzione allelica delle mutazioni riscontrate Nel gene CFTR sono stati identificati più di 300 polimorfismi che non sono associati a malattia. Essi non forniscono molte informazioni nel campo delle forme “classiche” di FC, mentre hanno maggiore importanza nell’area delle forme atipiche di malattia. Si è visto infatti che alcuni polimorfismi a volte non sono semplici caratteristiche individuali innocenti, perché in qualche modo influenzano l’azione del gene CFTR; in particolare, quando sono in presenza di una mutazione, ne accentuano gli effetti. E’ il caso del polimorfismo T, noto come poly-T, una caratteristica genetica molto diffusa: si stima che circa il 10% dei soggetti della popolazione generale (6% nella nostra casistica) siano portatori di un particolare poly-T (5T), che può influenzare il modo di manifestarsi della malattia. L’importanza del poly-T cambia in relazione ad una serie di altri fattori genetici, solo in parte oggi conosciuti. In associazione con una mutazione del gene CFTR, più di rado due, il poly-T (5T) si trova spesso in una forma atipica di FC che è causa d’infertilità maschile: l'Atresia dei Dotti Deferenti. Illustrazione 3 - Genotipi poly-T nei pazienti analizzati Illustrazione 4 - Distribuzione allelica delle varianti poly-T I soggetti risultano essere portatori di un allele 5T per la variante PolyT nell'introne 8, responsabile della mancata traduzione dell'esone 9 del gene CFTR. la penetranza Tabella 1 - Importanza clinica del genotipo Poly-T * Qualsiasi altro allele Poly-T PS-CF = Fibrosi cistica con pancreas sufficiente Dati estratti da Cillon et al. (1995), Kieswetter, et al. (1993). Freidman, et al. (1997) Bibliografia 1) Augarten A, Kerem BS, Yahav Y, Noiman S, Rivlin Y, Tal A, Blau H, Ben-Tur L, Szeinberg A, Kerem E, et al. Mild cystic fibrosis and normal or borderline sweat test in patients with the 3849+10kbC>T mutation. 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Trimestrale di divulgazione scientifica dell'Associazione Pediatrica di Immunologia e Genetica Legge 7 marzo 2001, n. 62 - Registro della Stampa Tribunale di Messina n. 3/09 - 11 maggio 2009 Direttore scientifico Carmelo Salpietro - Direttore responsabile Giuseppe Micali - Segreteria redazione Basilia Piraino - Piera Vicchio Direzione-Redazione: UOC Genetica e Immunologia Pediatrica - AOU Policlicnico Messina www.geneticapediatrica.it/rigip