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. Lancet. 1993 Jul 3;342 (8862) :25-6.
2) Highsmith WE, Burch LH, Zhou Z, Olsen JC, Boat TE, Spock A, Gorvoy JD,
Quittel L, Friedman KJ, Silverman LM, et al. A novel mutation in the cystic fibrosis
gene in patients with pulmonary disease but normal sweat chloride concentrations. N
Engl J Med. 1994 Oct 13;331 (15) :974-80.
3) Dork T, Mekus F, Schmidt K, Bosshammer J, Fislage R, Heuer T, Dziadek V,
Neumann T, Kalin N, Wulbrand U, et al. Detection of more than 50 different CFTR
mutations in a large group of German cystic fibrosis patients. Hum Genet. 1994
Nov;94 (5) :533-42.
4) Stern RC, Doershuk CF, Drumm ML. 3849+10kbC>T mutation and disease
severity in cystic fibrosis. Lancet. 1995 Jul 29;346 (8970) :274-6.
5) Gilbert F, Li Z, Arzimanoglou II, Bialer M, Denning C, Gorvoy J, Honorof J, Ores
C, Quittell L, Arzimanoglou I [corrected to Arzimanoglou II], et al. Clinical spectrum in
homozygotes and compound heterozygotes inheriting cystic fibrosis mutation 3849
+10kbC>T: significance for geneticists. Am J Med Genet. 1995 Sep 25;58 (4) :356-9.
6) Dork T, Stuhrmann M. Severity of disease in cystic fibrosis. Lancet. 1995 Oct
14;346 (8981) :1036-7. No abstract available.
7) Chiba-Falek O, Kerem E, Shoshani T, Aviram M, Augarten A, Bentur L, Tal A,
Tullis E, Rahat A, Kerem B. The molecular basis of disease variability among cystic
fibrosis patients carrying the 3849+10 kb C>T mutation. Genomics. 1998 Nov 1;53
(3) :276-83
8) Castaldo G, Polizzi A, Tomaiuolo R, Cazeneuve C, Girodon E, Santostasi T,
Salvatore D, Raia V, Rigillo N, Goossens M, Salvatore F. Comprehensive cystic
fibrosis mutation epidemiology and haplotype characterization in a southern Italian
population.
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
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