Diarree congenite: il ruolo della diagnosi molecolare
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Luglio-Settembre 2013 • Vol. 43 • N. 171 • Pp. 125-132 Gastroenterologia pediatrica Diarree congenite: il ruolo della diagnosi molecolare Roberto Berni Canani1,2, Rossella Tomaiuolo3,4, Vincenza Pezzella1, Gianluca Terrin5, Manuela Scorza3,4, Giuseppe Castaldo3,4 Dipartimento di Scienze Mediche Traslazionali – Sezione di Pediatria, Università degli Studi “Federico II”, Napoli Laboratorio Europeo per lo Studio delle Malattie Indotte da Alimenti (ELFID), Napoli 3 CEINGE-Biotecnologie Avanzate scarl, Napoli 4 Dipartimento di Medicina Molecolare e Biotecnologie Mediche, Università degli Studi “Federico II”, Napoli 5 Dipartimento Salute della Donna e Medicina Territoriale, Università La Sapienza, Roma 1 2 Riassunto Le diarree congenite (CDD) sono un gruppo di enteropatie singolarmente rare, ma nel complesso discretamente diffuse, legate a specifici difetti genetici. Sono patologie cliniche complesse per la severità del quadro clinico e l’ampia varietà dei disordini potenzialmente compresi in diagnosi differenziale. Il sintomo più frequente è una diarrea cronica ad esordio molto precoce, che spesso richiede il supporto della nutrizione parenterale. L’eziologia e la prognosi di queste patologie sono molto variabili. Sulla base dei dati raccolti negli ultimi anni, abbiamo proposto una classificazione delle CDD in quattro gruppi, tenendo conto della specifica eziologia e del difetto genico: • difetti di assorbimento e trasporto di nutrienti ed elettroliti; • difetti di differenziazione e di polarizzazione degli enterociti; • difetti di differenziazione delle cellule enteroendocrine; • difetti della regolazione della risposta immunitaria a livello intestinale. Grazie agli studi di linkage dell’intero genoma la nostra conoscenza dei geni responsabili delle CDD è in rapido aumento. In questo contesto, l’identificazione dei geni-malattia costituisce un importante progresso nell’approccio al paziente in cui si sospetta una CDD non solo per le possibili ricadute diagnostiche/ terapeutiche, ma anche per la diagnosi prenatale per le coppie a rischio di CDD a fenotipo severo. Il presente articolo si concentra principalmente sulle nuove conoscenze nel campo delle CDD e sui nuovi approcci diagnostici, sottolineando l’importanza del contributo dell’analisi molecolare. Summary Congenital diarrheal disorders (CDDs) are a group of rare and severe enteropathies related to a specific genetic defect. CDDs are challenging clinical conditions because of the severity of clinical picture and the broad range of conditions in differential diagnosis. Infants with CDDs have chronic diarrhea, frequently requiring parenteral nutrition support. Etiology and prognosis of CDDs are variable. We proposed a classification of CDDs into four groups, based on the specific etiology and genetic defect: • defects in absorption and transport of nutrients and electrolytes; • disorders of enterocyte differentiation and polarization; • defects of enteroendocrine cell differentiation; • dysregulation of the intestinal immune response. Our knowledge of the genes responsible for CDDs is rapidly increasing, thanks to linkage studies based on genome-wide analysis. In this context, the identification of disease genes is a crucial step in the diagnostic and therapeutic approach to patient with suspected CDDs. The present paper focuses on the recent advances made in understanding the pathophysiology of CDDs able to improve the diagnostic and therapeutic approach to these conditions. Parole chiave: diarrea osmotica, diarrea secretiva, mutazioni, geni Key words: linkage analysis, parenteral nutrition, osmotic diarrhea, secretory diarrhea Metodologia della ricerca bibliografica effettuata Introduzione La ricerca degli articoli rilevanti sulle diarree congenite è stata effettuata attraverso la consultazione del database MEDLINE, utilizzando come motore di ricerca PubMed e come parole chiave congenital diarrheal disorders e diarrhea in early life. Per la stesura di questo lavoro sono stati revisionati 33 articoli, alcuni dei quali sono stati considerati di grande utilità per le ricadute cliniche delle informazioni riportate. Le diarree congenite (congenital diarrheal disorders, CDD) sono un gruppo di rare enteropatie ereditarie ad esordio prevalente nelle prime settimane di vita (Berni Canani et al., 2010). Il quadro clinico è tipicamente caratterizzato da diarrea cronica severa ad esordio precoce, più raramente la diarrea è parte di un quadro multiorgano più complesso. Le CDD rappresentano delle condizioni difficili da gestire per la severità del quadro clinico, caratterizzato da elevato rischio di disidratazio- 125 R. Berni Canani, R. Tomaiuolo, V. Pezzella, G. Terrin, M. Scorza, G. Castaldo ne, alterazioni dell’equilibrio acido-base sino all’exitus nei primi mesi di vita (Berni Canani et al., 2005). Il loro tempestivo riconoscimento è necessario per avviare una terapia mirata ad evitare gravi complicanze nel breve e lungo termine (Berni Canani et al., 2010). In altre forme di CDD il quadro clinico è meno severo e la diagnosi può essere ottenuta anche tardivamente. Questo articolo ha lo scopo di illustrare le recenti acquisizioni nel campo della genetica e fisiopatologia delle CDD che hanno contribuito a facilitare la disponibilità di nuovi approcci diagnostici con l’ausilio dell’analisi molecolare. Epidemiologia Come si può desumere dalla tabella I le CDD sono patologie rare. L’incidenza varia ampiamente tra le popolazioni. Alcune CDD sono più frequenti in specifiche aree geografiche a causa dell’effetto fondatore e nei gruppi etnici dove sono consueti i matrimoni tra consanguinei (Berni Canani et al., 2005; Terrin et al., 2012). È probabile che in futuro la maggior disponibilità dell’analisi molecolare porti ad un aumento delle diagnosi di CDD. Classificazione delle CDD Quasi tutte le CDD sono trasmesse in maniera autosomica recessiva e negli ultimi anni sono stati identificati i geni responsabili di molte di questi condizioni (Terrin, et al., 2012). Oggi è chiaro che molte mutazioni riguardano geni espressi a livello intestinale (Berni Canani et al., 2010; Terrin, et al., 2012). Sulla base del meccanismo fisiopatologico (Fig. 1), abbiamo proposto una classificazione delle CDD in 4 gruppi (Berni Canani, et al., 2010): • difetti di digestione, assorbimento e trasporto di nutrienti ed elettroliti; • difetti di differenziazione o di polarizzazione degli enterociti; • difetti di differenziazione delle cellule enteroendocrine; • difetti di regolazione della risposta immune intestinale. Difetti di assorbimento e trasporto di nutrienti ed elettroliti Si tratta del gruppo più numeroso di CDD. Il deficit congenito di lattasi (LD) è dovuto a mutazioni nel gene LCT, codificante l’enzima LPH (Lactase-phlorizin hydrolase activity) (Heyman et al., 2006), il cui deficit determina incapacità nella digestione del lattosio e di tutti gli alimenti che lo contengono. Il deficit congenito di saccarasiisomaltasi (SID) è dovuto a mutazioni nel gene codificante il complesso saccarasi-isomaltasi (SI) necessario per la degradazione del saccarosio e dell’amido in monosaccaridi (Nichols et al., 2012). Un vasto sottogruppo di CDD è causato da mutazioni in geni codificanti per i membri della superfamiglia dei trasportatori di soluti (SLC) che, pur essendo strutturalmente collegati e originati da meccanismi di duplicazione di un gene comune, danno origine a quadri clinici eterogenei. La cloridorrea congenita (CLD) è causata da mutazioni nel gene SLC26A3, che codifica per il trasportatore Cl-/ HCO3- (DRA, down regulated in adenoma) espresso sulla membrana apicale degli enterociti (Wedenoja et al., 2011). La patogenesi della malattia deriva da una ridotta o assente attività dello scambiatore Cl-/HCO3- a livello intestinale, con conseguente malassorbimento di Cl- e diarrea. La diarrea congenita da perdita di sodio (CSD) è una delle forme più rare di CDD ed è caratterizzata da grave diarrea con aumentata perdita fecale di Na+, acidosi metabolica ed iponatremia (Al Makadma et al., 2004). Finora è stato identificato solo il gene della forma sindromica di tale malattia, che codifica per un inibitore di una serina proteasi (SPINT2). Questa forma di CSD si associa ad 126 ipertelorismo, erosioni corneali, doppio rene, palatoschisi, anomalie delle dita delle mani e dei piedi (Heinz-Erian et al., 2009). Quando il trasportatore responsabile della malattia è espresso anche in altri organi, si ha un coinvolgimento multiorgano. È questo il caso dell’intolleranza alle proteine con lisinuria (LPI), malattia sistemica rara, dovuta ad anomalie nel metabolismo degli amminoacidi (Sebastio et al., 2011). È causata da mutazioni nel gene SLC7A7 che codifica per il trasportatore degli amminoacidi cationici y+LAT1, localizzato a livello della membrana baso-laterale delle cellule epiteliali renali ed intestinali. La carenza di amminoacidi quali lisina, arginina e ornitina nel corso di una dieta ricca di proteine, si traduce in una disfunzione del ciclo dell’urea, con iperammoniemia e conseguente alterazione dello stato mentale. Anche la fibrosi cistica (FC) può presentarsi con diarrea congenita, oltre al classico coinvolgimento polmonare, ed esistono inoltre una serie di forme di malattia a fenotipo meno severo, definite forme “atipiche“ di FC (Amato, et al., 2012). La malattia ha una genetica complessa: sinora sono state descritte circa 2000 mutazioni, di cui alcune più frequenti (Tomaiuolo et al., 2003). Più di recente sono stati descritti grossi riarrangiamenti genici (Tomaiuolo et al., 2008) e mutazioni causative di malattia anche nelle regioni non codificanti del gene (Giordano et al., 2013; Amato et al., 2013), ma allo stato attuale è difficile identificare correlazioni tra genotipo ed espressione clinica della malattia. Difetti di differenziazione e di polarizzazione degli enterociti Sono patologie rare ad esordio generalmente molto precoce caratterizzate da diarrea secretiva severa, necessità di nutrizione parenterale e prognosi generalmente infausta. La malattia da inclusione dei microvilli (MID) ha un esordio prevalentemente neonatale, anche se sono stati descritti casi ad esordio più tardivo nel II-VI mese di vita. Il quadro istologico è caratterizzato da severa atrofia dei villi ed inclusioni microvillari a livello citoplasmatico (Müller et al., 2008). È stato dimostrato che la malattia è secondaria ad alterazioni del complesso formato da Rab8, una proteina legante la guanosina trifosfato, e la miosina Vb (MYO5B) che è coinvolto nel trasporto intracellulare di proteine a livello apicale ed è fondamentale per la corretta polarizzazione degli enterociti (Ruemmele et al., 2007). L’enteropatia a ciuffi, nota anche come displasia epiteliale intestinale (CTE) è caratterizzata da un quadro istologico caratteristico con atrofia della mucosa e accumuli di enterociti che danno immagini di “ciuffi” (Berni Canani et al., 2005). È dovuta a mutazioni nel gene codificante per la molecola di adesione delle cellule epiteliali (EpCAM), la cui funzione primaria è quella di mediare l’interazione cellula-cellula (Sivagnanam et al., 2008): una sua ridotta attività causa alterazioni a livello dei desmosomi. Difetti di differenziazione delle cellule enteroendocrine Questo sottogruppo di CDD comprende la anendocrinosi enterica (DIAR4) e il deficit della pro-proteina convertasi di tipo 1 (PCD). La DIAR4 è una rara forma caratterizzata da diarrea osmotica severa secondaria ad insufficienza delle cellule enteroendocrine, con struttura dei villi conservata e assenza di infiltrato infiammatorio (Wang et al., 2006). È causata da mutazioni nel gene NEUROG3 che codifica per la neurogenina 3, un fattore trascrizionale necessario per la differenziazione a livello intestinale e pancreatico delle cellule endocrine. La PCD presenta quadri patologici diversi per gravità ed età di insorgenza, caratterizzati da diarrea osmotica e poliendocrinopatia variabile (Jackson et al., 2003). La malattia è dovuta a mutazioni nel gene della pro-proteina convertasi 1 (PCSK1). Recenti evidenze suggeriscono un coinvolgimento progressivo dell’apparato endocrino da diabete insipido e difetto di crescita nei primi anni di vita sino Nome Gene OMIM number MGAM (Maltasiglucoamilasi) SLC5A1 SLC2A5 (?) SLC2A2 SLC39A4 SLC26A3 SLC7A7 SLC10A2 Deficit congenito di maltasiglucoamilasi (MGD) Malassorbimento di glucosiogalattosio (GGM) Malassorbimento di fruttosio (FM) Sindrome di Fanconi-Bickel (FBS) Acrodermatite enteropatica (ADE) Cloridorrea Congenita (CCD, DIAR 1) Intolleranze alle proteine con lisinuria (LPI) Malassorbimento di acidi biliari primari (PBAM) MTTP Apo B Abetalipoproteinemia (ALP) Ipobetalipoproteinemia familiare (HLP) 107730 157147 246600 167790 SPINK1 PNLIP 276000 602421 601295 603593 126650 607059 138160 138230 182380 154360 609845 603202 PRSS1 Proenteropeptidasi Deficit congenito di lipasi pancreatica (APL) Pancreatite ereditaria (HP) Deficit di enterochinasi CFTR SI (Sucrasiisomaltasi) Deficit congenito di saccarasiisomaltasi (SID) Fibrosi Cistica (CF) LCT (Lattasi) Deficit congenito di lattasi (LD) 26 17 13 4 5 25 27 6 11 21 12 10 15 48 17 Esoni 1) Difetti di digestione, assorbimento e trasporto di nutrienti ed elettroliti Nome Corrente della Malattia 2p24.1 4q27 10q25.3 5q32 7q34 21q21 7q31.2 13q33.1 14q11.2 7q31.1 8q24.3 3q26.2 1p36.2 22q13.1 7q34 3q26.1 2q21.3 Posizione Apolipoproteina B 100/48 Proteina microsomiale che trasferisce trigliceridi Lipasi pancreatica Inibitore della secrezione di tripsina pancreatica Tripsinogeno cationico Inibitore di serina-proteasi CFTR Trasportatore ileale di sali biliari dipendente da sodio Trasportatore basolaterale di amminoacidi cationici Scambiatore cloro/bicarbonato Trasportatore Intestinale zinco-specifico Trasportatore basolaterale di glucosio 2 (GLUT2) Trasportatore glucosio/fruttosio (GLUT5) Cotrasportatore intestinale Na/glucosio (SGLT1) Attività maltasi-glucoamilasi Sucrasi-isomaltasi Lattasi-prolizina ad attività idrolasica Proteina Tabella I. Classificazione, gene coinvolto (e proteina corrispondente) e cenni epidemiologici delle Diarree Congenite (CDD) Autosomica co-dominante segue AR, circa 100 casi descritti; più alta la frequenza tra Ashkenazi AR, casi con mutazioni composte in diversi geni; le mutazioni di SPINK1 possono provocare la pancreatite tropicale AR AR, 1:2.500 AR AR, circa 1:60.000 in Finlandia e Giappone; rara in altri gruppi etnici AR, sporadica; frequente in alcune etnie AR, 1:500.000 AR, rara AR AR, poche centinaia di casi descritti Pochi casi descritti AR, 1:5.000; più alta incidenza in Groenlandia, Alaska e Canada AR, 1:60.000 in Finlandia; più bassa in altri gruppi etnici Trasmissione e incidenza Diarree congenite: il ruolo della diagnosi molecolare 127 128 Gene ATP8B1 DGAT1 Colestasi intraepatica progressiva familiare (Malattia di Byler, PFIC 1) Mutazioni della diacilgliceroloacetiltransferasi (DGAT1) PCSK1 NEUROG3 162150 604882 185535 606540 Sconosciuto Sconosciuto Enteropatia autoimmune associata a colite AIRE Sconosciuto FOXP3 Enteropatia autoimmune associata ad immunodeficienza Sindrome polighiandolare autoimmune tipo 1 (APS1) o APECED Sindrome IPEX-like Disfunzione immunitaria, poliendocrinopatia, X-linked (IPEX) 607358 304790 4) Difetti di modulazione della risposta immunitaria intestinale Deficit di Proproteina convertasi 1/3 (PCD) Anendocrinosi enterica (DIAR 4) 3) Difetti nella differenziazione di cellule enteroendocrine TTC37 SKIV2L EpCAM Enteropatia congenita a ciuffi (DIAR 5) Diarrea Sindromica MYO5B Atrofia congenita dei microvilli (malattia da accumulo dei microvilli) (DIAR 2) 2) Difetti nella differenziazione e polarizzazione degli enterociti 604900 211600 607444 SBDS Sindrome di ShwachmanDiamond (SDS) OMIM number 605124 Nome SPINT2 (solo nella forma sindromica) Diarrea Congenita da perdita di Sodio (CSD, DIAR 3) Nome Corrente della Malattia continua Tabella I. 14 11 2 45 9 40 Esoni 21p22.3 Xp11.23-q13.3 5q15-q21 10q21.3 5q15 2p21 18q21.1 8q24.3 18q21.31 19q13.2 Posizione Fattore di regolazione autoimmunitario Fattore di trascrizione Enzima per elaborazione della proinsulina di tipo I Fattore di trascrizione basico elica-doppia-elica Proteina con 20 tetratricopeptidi Molecole di adesione di cellule epiteliali Miosina B Enzima della fase finale della sintesi dei triacilgliceroli Trasportatore di acidi biliari Sconosciuta Inibitore dell’attivatore del fattore di crescita degli epatociti (HGF) Proteina AR; AD (1 famiglia) Non X-linked X linked, molto rara AR AR; pochi casi descritti AR, 1:400.000 AR; 1:50-100.000; più alta tra gli Arabi AR; rara; più alta la frequenza tra Navajo AR AR AR Trasmissione e incidenza R. Berni Canani, R. Tomaiuolo, V. Pezzella, G. Terrin, M. Scorza, G. Castaldo Diarree congenite: il ruolo della diagnosi molecolare Difetti digestione, assorbimento e trasporto di nutrienti ed elettroliti Difetti differenziazione e polarizzazione degli enterociti Difetti differenziazione delle cellule enteroendocrine Difetti modulazione della risposta immunitaria intestinale Figura 1. Principali meccanismi fisiopatologici delle diarree congenite (CDD). a ipogonadismo primario e insufficienza surrenalica ed ipotiroidismo nelle epoche successive (Martin et al., 2013). Difetti di regolazione della risposta immune intestinale Fa parte di questo gruppo la sindrome IPEX (disregolazione del sistema immune con poliendocrinopatia ed enteropatia, legata all’X) caratterizzata da diarrea severa, dermatite ittiosiforme, diabete mellito insulino-resistente ad esordio precoce, tiroidite, anemia emolitica, diversi fenomeni autoimmuni e infezioni gravi (Levy-Lahad et al., 2001). Il gene-malattia FOXP3 (forkhead box P3) codifica per una proteina legante il DNA espressa nelle cellule T CD4+/CD25+ (CostaCarvalho, et al., 2008). Esiste una sindrome correlata all’IPEX, di cui condivide i sintomi tipici, ma non è associata a mutazione in FOXP3. In uno di questi pazienti è stata descritta una mutazione recessiva nel recettore α dell’interleuchina-2 (CD25)(Caudy et al., 2007). Approccio diagnostico integrato L’approccio diagnostico alle CDD è un processo a più tappe, che prevede l’integrazione di dati anamnestici, clinici, strumentali e di laboratorio. Da un punto di vista clinico, una storia familiare positiva per diarrea cronica ad esordio precoce, polidramnios e/o evidenza ecografica di anse intestinali dilatate sono elementi altamente suggestivi di CDD. Bisogna tener presente che durante le prime settimane di vita infezioni e allergie alimentari sono cause frequenti di diarrea cronica (Passariello et al., 2010). Tali condizioni, insieme alle malformazioni del tratto gastrointestinale, devono essere sempre preliminarmente escluse (Berni Canani et al., 2005; 2010). A questo punto il passo successivo nel processo diagnostico è l’identificazione del meccanismo fisiopatologico (osmotico o secretivo) che sottende la diarrea, attraverso la misurazione degli elettroliti fecali (Na+ e K+) (Fig. 2). Nella diarrea osmotica le sostanze luminali non assorbite sono responsabili del richiamo di fluidi nel lume intestinale, pertanto la diarrea migliora in modo significativo durante il digiuno; in quella secretiva i fluidi sono attivamente secreti nel lume intestinale e la diarrea persiste anche durante il digiuno. È importante misurare sempre la concentrazione del Cl- nelle feci per escludere la CLD, caratterizzata da un basso gap ionico e da una intensa perdita di Cl- fecale (>90 mmol/L) (Wedenoja, et al., 2010). In seguito, grazie al risultato di specifici esami di laboratorio e alla risposta ad eventuali diete di eliminazioni distinte per ogni tipo di patologia, il percorso diagnostico potrà avvalersi dell’analisi molecolare, oggi disponibile per la maggioranza dei casi (Fig. 2). Diagnosi molecolare I geni responsabili delle CDD non sono particolarmente estesi, dunque l’utilizzo di tecniche di scanning genomico, come quella del sequenziamento diretto dell’intero gene, consente l’analisi molecolare del gene-malattia. Negli ultimi anni l’identificazione dei geni-malattia responsabili di molte delle forme di CDD ha notevolmente semplificato l’iter diagnostico, permettendo di ricercare mutazioni nel gene-malattia analizzando il DNA ottenuto dai leucociti del sangue periferico. Come si evince dalla tabella I, attualmente sono pochi i casi in cui non è possibile effettuare la diagnosi molecolare. Sia la diagnosi di portatore che la diagnosi prenatale possono essere effettuate utilizzando l’analisi di linkage, anche quando la mutazione non è nota (Elce et al., 2009). L’analisi delle mutazioni nei geni responsabili di CDD può aiutare a predire il fenotipo della malattia: le mutazioni nonsenso, che causano la sintesi di una proteina non funzionante, danno luogo in genere a malattie più gravi rispetto alle mutazioni missense, che causano il 129 R. Berni Canani, R. Tomaiuolo, V. Pezzella, G. Terrin, M. Scorza, G. Castaldo Figura 2. Schema riassuntivo del moderno approccio diagnostico per le principali forme di diarrea congenita (CDD), che si basa sull’integrazione di dati clinici e laboratoristici. cambio di un singolo amminoacido spesso in regioni della proteina poco critiche dal punto di vista funzionale. Tuttavia, una chiara correlazione genotipo-fenotipo non è sempre facile da dimostrare. Inoltre, in alcune forme di CDD come la CLD è stato suggerito il ruolo di geni modificatori del fenotipo, ereditati indipendentemente dal gene-malattia (Salvatore et al., 2002). Recenti acquisizioni La studio delle CDD ha ottenuto risultati interessanti nell’ultimo anno con l’osservazione di due nuove entità. Una rara mutazione nel gene DGAT1, uno dei due enzimi che catalizza la sintesi dei trigliceridi (Haas et al., 2012), è stata identificata in due fratelli appartenenti ad una famiglia di Ebrei Ashkenazi. La perdita di funzione in omozigosi è associata a CDD e la mutazione consiste in una delezione dell’esone 8 ed un allele nullo. Come il deficit di DGAT1 determini diarrea non è chiaro, ma si ipotizza che l’accumulo di substrati lipidici, come diacilgliceroli o acil CoA, nel lume intestinale risulti tossico per gli enterociti. Da un punto di vista clinico, entrambi i pazienti presentarono pochi giorni dopo la nascita 130 vomito, dolori addominali, diarrea acquosa non muco-ematica, con una frequenza evacuativa pari ad 8-10 scariche, sviluppo di acidosi metabolica e disidratazione, enteropatia protido-disperdente, con valori di α1-antitripsina fecale tra 8 e 20 mg/g di feci ed ipoalbuminemia. In entrambi i casi si è resa necessaria la nutrizione parenterale ed infusioni di albumina. La seconda nuova condizione riguarda una forma di CDD di tipo secretivo secondaria ad una mutazione eterozigote missenso (c.2519G → T) nel gene GUCY2C (Fiskerstrand et al., 2012). La mutazione coinvolge il sito catalitico e probabilmente altera l’attività guanilato-ciclasica del recettore della guanilina. La guanilina è un peptide secretivo endogeno in grado di attivare la guanilato ciclasi e aumentare i livelli intracellulari di cGMP. L’esposizione del recettore mutante alla guanilina determina un eccessivo aumento della produzione di cGMP, a sua volta in grado di provocare iperattivazione del CFTR e secrezione attiva di fluidi da parte degli enterociti. La mutazione è stata identificata studiando 32 membri di una famiglia norvegese con caratteristiche cliniche suggestive: diarrea secretiva, meteorismo, distensione e dolori addominali, disidratazione, acidosi metabolica e squilibri elettrolitici. Anche nel caso della diarrea sindromica recentemente si sono Diarree congenite: il ruolo della diagnosi molecolare resi disponibili nuovi dati utili per la diagnosi di questa temibile condizione (Fabre et al., 2012). La diarrea sindromica/sindrome trico-epato-enterica (SD/THE) è una rara e severa forma di CDD. Recentemente è stato dimostrato che l’eziologia è da ricercare in un difetto in TTC37 o nella RNA elicasi SKIV2L, due geni che codificano per co-fattori del complesso SKI putativo umano, deputato al controllo della qualità dell’mRNA. Nove segni clinici caratterizzano la forma classica, di cui 5 ricorrono in più dei 2/3 dei pazienti: diarrea severa ad esordio nel primo mese di vita, di solito associata a scarsa crescita e alla necessità di nutrizione parenterale, dismorfismi facciali, caratterizzati da fronte prominente, radice nasale larga ed ipertelorismo, anomalie dei capelli descritti come lana e facilmente rimovibili, anomalie immunitarie per difetto a carico di immunoglobuline o della produzione di anticorpi, scarsa crescita intrauterina, anomalie cutanee, come macchie caffè-latte o xerosi cutanea, epatopatie, difetti cardiaci e anomalie del palato. Durante il decorso clinico, la maggior parte dei bambini richiede nutrizione parenterale e spesso la supplementazione di immunoglobuline. La prognosi dipende strettamente dalla gestione e dalla presenza di complicanze legate alla nutrizione parenterale o alle infezioni. La diagnosi SD/THE che sino al recente passato era essenzialmente clinica, può adesso essere confermata dal sequenziamento diretto di TTC37 e SKIV2L. Conclusioni Le recenti acquisizioni nella comprensione di genetica e fisiopatologia delle CDD hanno determinato significativi progressi nell’approccio diagnostico e terapeutico di queste condizioni. L’analisi molecolare ha cambiato lo scenario diagnostico nelle CDD ed ha consentito una riduzione del ricorso a procedure diagnostiche invasive e costose. Tuttavia, bisogna porre in risalto alcuni punti critici: i. l’analisi molecolare è basata su procedure di scanning genomico (Castaldo et al., 2010) tra cui la ricerca di estese delezioni geniche (Tomaiuolo et al., 2008); ii. il risultato negativo dell’analisi molecolare non esclude la malattia, poiché le mutazioni possono coinvolgere regioni non codificanti o regolatorie; tuttavia, anche se la mutazione non è nota, sia la diagnosi di portatore che la diagnosi prenatale (Tomaiuolo et al., 2013) possono essere effettuate utilizzando l’analisi di linkage (Elce et al., 2009); iii. alcune CDD sono molto rare, per cui è necessario la disponibilità di laboratori attrezzati anche per l’analisi molecolari di tali malattie. È possibile ipotizzare che un uso sempre più diffuso dell’analisi molecolare consenta di dimostrare una diversa prevalenza delle CDD. Tuttavia, la diagnostica molecolare non significa solo identificare o escludere mutazioni del gene; in alcuni casi, gli approcci di secondo livello, compresi gli studi funzionali in vitro, potrebbero essere utili nel definire l’effetto di una mutazione e confermare la patogenicità di una nuova variante. Box di orientamento Cosa si sapeva prima Le diarree congenite sono un gruppo di enteropatie rare ad esordio generalmente molto precoce per lo più ereditate attraverso un meccanismo autosomico recessivo. I bambini con questi disturbi hanno spesso una diarrea cronica di gravità tale da richiedere nutrizione parenterale. Cosa sappiamo adesso Lo studio delle CDD ha permesso l’identificazione del gene-malattia nella maggior parte dei casi. Questi geni sono espressi prevalentemente a livello intestinale. La ridotta o assente attività di questi geni causa alterazioni a carico di diverse funzioni della mucosa intestinale. L’identificazione del genemalattia ha determinato non solo una migliore comprensione dei meccanismi fisiopatolgici alla base di queste condizioni, ma ha permesso di aumentare significativamente le potenzialità dell’analisi molecolare che, dove disponibile, rappresenta un’importante risorsa nell’approccio diagnostico. Quali ricadute sulla pratica clinica Comprendere a pieno la funzione dei geni-malattia consente di aprire nuove prospettive diagnostiche e terapeutiche per le CDD. In tal modo si potrà ricorrere sempre meno a procedure diagnostiche invasive e intervenire in maniera sempre più repentina ed efficace con specifici programmi terapeutici. Bibliografia Al Makadma AS, Al-Akash SI, Al Dalaan I et al. Congenital sodium diarrhea in a neonate presenting as acute renal failure. Pediatr Nephrol 2004;19:905-7. Amato F, Bellia C, Cardillo G, et al. Extensive molecular analysis of patients bearing CFTR-Related disorders. J Mol Diagn 2012;14:81-9. Amato F, Seia M, Giordano S, et al. Gene mutation in MicroRNA target sites of CFTR gene: a novel pathogenetic mechanism in cystic fibrosis? Plos ONE 2013;8:e60448. Berni Canani R, Cirillo P, Terrin G. Chronic and intractable diarrhea. In: Guandalini S Ed. Essential Pediatric Gastroenterology Hepatology, and Nutrition. McGrawHill Mediacla Publishing Division Chicago 2005;25-47. Berni Canani R, Terrin G, Cardillo G, et al. Congenital diarrheal disorders: Improved understanding of gene defects is leading to advances in intestinal physiology and clinical management. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2010;50:360-6. ** Questo articolo di revisione propone una nuova classificazione delle diarree congenite basata sui diversi meccanismi fisiopatologici. Berni Canani R, Terrin G, Cirillo P, et al. Butyrate as an effective treatment of congenital chloride diarrhea. Gastroenterology. 2004;127:630-4. Castaldo G, Lembo F, Tomaiuolo R. Review: Molecular diagnostics: Between chips and customized medicine. Clin. Chem. Lab. Med. 2010;48:973-82. Caudy AA, Reddy ST, Chatila T et al. CD25 deficiency causes an immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked-like syndrome, and defective IL-10 expression from CD4 lymphocytes. J Allergy Clin Immunol 2007;119:482-7. Costa-Carvalho T, de Morales-Pinto MI, de Almeida LC et al. A remarkable depletion of both naı¨ve CD4þ and CD8þ with high proportion of memory T cells in an IPEX Infant with a FOXP3 mutation in the Forkhead domain. Scand J Immunol 2008;68:85-91. Elce A, Boccia A, Cardillo G et al. Three novel CFTR polymorphic repeats improve segregation analysis for cystic fibrosis. Clin Chem 2009;55:1372-1379. Fabre A, Charroux B, Martinez-Vinson C et al. SKIV2L mutations cause syndromic diarrhea, or trichohepatoenteric syndrome. Am J Hum Genet. 2012;90:689-92. Fiskerstrand T, Arshad N, Haukanes BI et al. Familial diarrhea syndrome caused by an activating GUCY2C mutation. N Engl J Med. 2012;366:1586-95. Giordano S, Amato F, Elce A et al. Molecular and functional analysis of the large 5’ promoter region of CFTR gene revealed pathogenic mutations in CF and CFTRrelated disorders. J Mol Diagn 2013 Mar 5. doi:pii: S1525-1578(13)00033-0. 10.1016/j.jmoldx.2013.01.001 Haas JT, Winter HS, Lim E et al. DGAT1 mutation is linked to a congenital diarrheal disorder. J Clin Invest. 2012;122:4680-4. Heinz-Erian P, Muller T, Krabichler B et al. Mutations in SPINT2 cause a syndromic form of congenital sodium diarrhea. Am J Hum Genet 2009;84:188-96. Heyman MB. Lactose intolerance in infants, children, and adolescents. Committee on Nutrition Pediatrics 2006;118:1279-86. Jackson RS, Creemers JW, Farooqi IS et al. Small-intestinal dysfunction accompanies the complex endocrinopathy of human proprotein convertase 1 deficiency. J Clin Invest 2003;112:1550-60. 131 R. Berni Canani, R. Tomaiuolo, V. Pezzella, G. Terrin, M. Scorza, G. Castaldo Levy-Lahad E, Wildin RS. Neonatal diabetes mellitus, enteropathy, thrombocytopenia, and endocrinopathy: further evidence for an X-linked lethal syndrome. J Pediatr 2001;138:577-80. Martín MG, Lindberg I, Solorzano-Vargas RS, et al. Congenital Proprotein Convertase 1/3 Deficiency Causes Malabsorptive Diarrhea and other Endocrinopathies in a Pediatric Cohort. Gastroenterology 2013. doi:pii: S0016-5085(13)00489-7. 10. Müller T, Hess MW, Schiefermeier N et al. MYO5B mutations cause microvillus inclusion disease and disrupt epithelial cell polarity. Nat Genet 2008;40:1163-5. Nichols BL Jr, Auricchio S. 50 years of progress since congenital sucrase-isomaltase deficiency recognition. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2012;55:S2-7. Passariello A, Terrin G, Baldassarre ME et al. Diarrhea in neonatal intensive care unit. World J Gastroenterol 2010;16:2664-8. Ruemmele FM. Chronic enteropathy: molecular basis. In Gastrointestinal Disorders. Nestlè Nutr Workshop Ser Pediatr Program 2007;59:73-88. ** In questo articolo di revisione vengono delucidati i meccanismi molecolari dell’enteropatia cronica. Salvatore F, Scudiero O, Castaldo G. Genotype-phenotype correlation in Cystic Fibrosis: the role of modifier genes. Am J Med Genet 2002;111:88-95. Sebastio G, Sperandeo MP, Andria G. Lysinuric protein intolerance: Reviewing concepts on a multisystem disease. Am J Med Genet 2011;157:54-62. Sivagnanam M, Mueller JL, Lee H, et al. Identification of EpCAM as the gene for congenital tufting enteropathy. Gastroenterology 2008;135:429-37. Terrin G, Tomaiuolo R, Passariello A et al. Congenital diarrheal disorders: an updated diagnostic approach. Int J Mol Sci 2012;13:4168-85. ** Articolo di revisione che fornisce un’analisi completa della base genetica delle diarree congenite. Tomaiuolo R, Spina M, Castaldo G. Molecular diagnosis of Cystic Fibrosis: comparison of four analytical procedures. Clin Chem Lab Med 2003;41:26-32. Tomaiuolo R, Sangiuolo F, Bombieri C et al. Epidemiology and a novel procedure for large scale analysis of CFTR rearrangements in classic and atypical CF patients: a multicentric Italian study. J Cyst Fibrosis 2008;7:347-51. Tomaiuolo R, Nardiello P, Martinelli P et al. Prenatal diagnosis of cystic fibrosis: an experience of 181 cases. Clin Chem Lab Med 2013;11:1-6. Wang J, Cortina G, Wu SV et al. Mutant neurogenin-3 in congenital malabsorptive diarrhea. N Engl J Med 2006;355:270-80. Wedenoja S, Höglund P, Holmberg C. Review article: The clinical management of congenital chloride diarrhoea. Aliment Pharmacol Ther 2010;31:477-85. Wedenoja S, Pekansaari E, Höglund P et al. Update on SLC26A3 mutations in congenital chloride diarrhea. Hum Mutat 2011;32:715-22. Xin B, Wang H. Multiple sequence variations in SLC5A1 gene are associated with glucose-galactose malabsorption in a large cohort of Old Order Amish. Clin Genet 2011;79:86-91. * Gli autori di questo studio riportano nuovi dati clinici e molecolari di una vasta popolazione di pazienti. Corrispondenza Roberto Berni Canani, Dipartimento di Scienze Mediche Traslazionali – Sezione di Pediatria, Laboratorio Europeo per lo Studio delle Malattie Indotte da Alimenti (ELFID), Università degli Studi “Federico II”, Via Sergio Pansini, 5 – 80131 Napoli. Tel.: +39 081 7462680/3266. Fax: +39 081 5451278. E-mail: [email protected] 132
