RECENT ADVANCE
IN BASIC SCIENCE
a cura di
Salvatore Accomando
Diarree congenite:
una nuova classificazione basata sulle
recenti evidenze scientifiche
Congenital diarrheal disorders: toward a new classification
deriving from more recent scientific evidence
Vincenza Pezzella1
Giuseppe Castaldo2, 3
Roberto Berni Canani3, 4, 5 (foto)
Dipartimento della Donna, del
Bambino e Chirurgia Generale e
Specialistica, Seconda Università
degli Studi di Napoli, Napoli;
2
Dipartimento di Medicina
Molecolare and Biotecnologie
Mediche, Università degli Studi di
Napoli Federico II, Napoli; 3 CEINGE
Biotecnologie Avanzate, Università
di Napoli Federico II, Napoli;
4
Dipartimento di Scienze Mediche Traslazionali,
Sezione Pediatria, Università degli Studi di Napoli
Federico II, Napoli; 5 Laboratorio Europeo per lo
Studio delle Malattie Indotte dagli Alimenti, ELFID,
Università degli Studi di Napoli Federico II, Napoli
1
Key words
Chronic diarrhea • Genes • Molecular analysis
Abstract
Congenital diarrheal disorders (CDDs) represent
an evolving group of rare chronic enteropathies
with a typical onset early in the life. Severe
chronic diarrhea represents the main clinical
manifestation, but in some patients diarrhea is
only a component of a more complex systemic
disease. The number of conditions has gradually increased, and many new genes have been
indentified and functionally related to CDDs,
opening new diagnostic and therapeutic perspectives.
Indirizzo per la corrispondenza
Roberto Berni Canani
Dipartimento di Scienze Mediche Traslazionali,
Sezione Pediatria, Università degli Studi di
Napoli, Federico II
via Sergio Pansini 5, 80131 Napoli
E-mail: [email protected]
172
Introduzione
Le diarree congenite (CDD) sono un gruppo di rare enteropatie a eziologia eterogenea ed esordio nei primi
giorni di vita. Le forme più severe sono caratterizzate da diarrea cronica con massiva perdita di fluidi a
livello intestinale, che richiede spesso una nutrizione
parenterale. La diarrea può essere il risultato di un
meccanismo secretivo e/o osmotico o infiammatorio. La diarrea secretiva si caratterizza per un aumento delle secrezioni di fluidi nel lume intestinale, come
accade spesso nella malattia da inclusioni microvillari
(MVID). La diarrea osmotica è causata dalla presenza di nutrienti non assorbiti che richiamano fluidi nel
lume intestinale. Un esempio tipico è rappresentato
dal malassorbimento di glucosio-galattosio. La forma
infiammatoria riconosce una disregolazione del sistema immunitario che conduce a infiltrato infiammatorio e danno della mucosa intestinale, come si osserva
nella sindrome legata all’X da immunodisregolazionepoliendocrinopatia-enteropatia (IPEX). Le nuove conoscenze sulla patogenesi suggeriscono l’utilità di un
sistema di classificazione basato sul principale meccanismo patogenetico (Fig. 1). Questa classificazione
comprende difetti: 1) della digestione e assorbimento
di nutrienti ed elettroliti; 2) della struttura enterocitaria;
3) della differenziazione delle cellule enteroendocrine;
4) dell’omeostasi immunitaria intestinale 1.
Difetti nella digestione
e assorbimento di nutrienti
ed elettroliti
È il gruppo più numeroso. Non si osservano in genere
alterazioni istologiche e ultrastrutturali a livello intestinale. Classici esempi sono il malassorbimento di glucosiogalattosio e la cloridorrea congenita, ma nuove condizioni sono state descritte più recentemente 2, 3 (Tab. I).
Diarrea sindromica familiare
Riscontrata in 32 membri di una famiglia norvegese e
caratterizzata da diarrea cronica a esordio precoce, meteorismo, dolore addominale, dismotilità e IBD (in una
Giorn Gastr Epatol Nutr Ped 2016;VII:172-177; doi: 10.19208/2282-2453-138
RECENT ADVANCE IN BASIC SCIENCE
Diarree congenite: nuova classificazione
si nella gestione di questi pazienti
con la nutrizione parenterale e il
trapianto intestinale hanno ridotto
il tasso di mortalità.
Figura 1.
Classificazione eziopatogenetica delle diarree congenite.
parte dei pazienti). Tutti i pazienti
mostrano una mutazione missenso in eterozigosi (p.Ser840Ile) del
gene GUCY2C, codificante per il
recettore della guanilato ciclasi
intestinale. La mutazione provoca aumento di cGMP responsabile a sua volta dell’attivazione di
protein chinasi GII che fosforilano
il canale CFTR con conseguente
severa diarrea secretiva cronica 4.
Si ipotizza che i diacilgliceroli e acidi grassi non utilizzati per la sintesi
dei trigliceridi raggiungono l’intestino e agiscono come composti
tossici tramite vie del segnale dei
lipidi oppure come detergenti 5.
Deficit di DGAT1
Una rara mutazione a carico del
gene DGAT1 (codificante per una
acyl CoA: diacylglycerol acyltransferasi1) è stata descritta in due
neonati con diarrea severa ed enteropatia
proteino-disperdente.
Questo enzima è importante nelle
ultime fasi di sintesi di trigliceridi.
Si distinguono per le tipiche caratteristiche istologiche e ultrastrutturali, includono 2 condizioni
principali: MVID e l’enteropatia a
ciuffi (CTE). La diarrea sindromica, detta anche diarrea fenotipica
o syndrome trico-entero-epatica
(THE), è comunemente inclusa in
questo gruppo (Tab. I). I progres-
Difetti della
struttura
dell'enterocita
Malattia da inclusioni
microvillari
La caratteristica patognomonica è
la perdita del brush border apicale
e la formazione di inclusioni microvillari intracellulari. La maggior
parte dei pazienti con esordio precoce presenta una mutazione inattivante del gene della miosina Vb
(MYO5B) 6, che insieme alle GTPasi
della famiglia RAB, è responsabile
della polarità cellulare, del traffico
intracellulare e della crescita dei
microvilli. Un’alterazione di questo
meccanismo conduce a una riduzione nei processi di assorbimento
cellulare. Oltre alla diarrea cronica,
i pazienti MVID possono sviluppare colestasi. Il sequenziamento
genico di pazienti con MVID con
fenotipo clinico più sfumato, ha
messo in evidenza un’alterazione
nel gene della sintaxina 3 (STX3),
responsabile del traffico proteico,
fusione vescicolare e polarità cellulare a livello intestinale, epatico,
renale e gastrico.
Enteropatia a ciuffi
I pazienti mostrano le tipiche cellule a ciuffo che possono essere
presenti dal duodeno al grosso
intestino. La patologia è da correlare a mutazioni a carico del gene
delle molecule di adesione cellulare epiteliale (EPCAM). Questi
pazienti, in genere, mostrano solo
diarrea cronica in assenza di altri
sintomi extra-intestinali, a eccezione di una parte di pazienti che
sviluppano artrite a esordio tardivo. Un secondo gruppo di pazienti
mostra una mutazione in SPINT2,
conosciuto anche come inibitore
del fattore di crescita epatocitaria.
Bambini con la variante SPINT2
presentano una forma sindromica
di CTE, caratterizzata da diarrea
cronica, cheratite puntata ed atre-
173
V. Pezzella et al.
Tabella I.
Genetica ed epidemiologia delle principali diarree congenite.
Difetti nell’assorbimento e trasporto di nutrienti ed elettroliti
Malattia
Gene
Incidenza e
(Numero OMIM) trasmissione
Attività biologica alterata e proteine
coinvolte
Cloridorrea congenita
SLC26A3
(126650)
AR; comune in Finlandia, Alterata attività dello scambiatore Cl–/HCO3–
Polonia, Golfo Persico;
poche centinaia di casi
in altri gruppi etnici
Sodiorrea congenita*
SPINT2*
(605124)
AR; pochi casi descritti
Alterata funzione dello scambiatore Na+/H+ a
livello digiunale dovuto a una ridotta attività
dell’inibitore di serina peptidasi
Kunitz tipo 2
Deficit congenito di lattasi
LCT
(603202)
AR; 1:60,000 in
Finlandia; poche
centinaia di casi in altri
gruppi etnici
Ridotta attività idrolasica dell’enzima lattasi
Deficit saccarasi-isomaltasi SI
(609845)
AR; 1:5,000; più alta in
Groenlandia, Alaska e
Canada
Ridotta attività dell’enzima saccarasi-isomaltasi
Deficit maltasiglucoamilasi
MGAM
(154360)
AR; pochi casi descritti
Ridotta attività dell’enzima maltasi-glucoamilasi
Malassorbimento glucosiogalattosio
SLC5A1
(182380)
AR, poche centinaia di
casi descritti
Alterato assorbimento di sodio-glucosio
Sindrome di Fanconi-Bickel SLC2A2
(138160)
AR, poche centinaia di
casi descritti
Alterata attività di un trasportatote di glucosio a
livello epatico, pancreatico ed enterocitario
Acrodermatite enteropatica
SLC39A4
(607059)
AR; 1:500.000
Alterata attività del trasportatore di Zn2+
Intolleranza alle proteine
con lisinuria
SLC7A7
(603593)
AR; poche centinaia di
casi descritti
Alterato trasporto di amminoacidi
Diarrea da acidi biliari
primari
SLC10A2
(601295)
AR, pochi casi descritti
Ridotto riassorbimento enteroepatico di acidi
biliari
Deficit di enterochinasi
TMPRSS15
(606635)
AR, pochi casi descritti
Alterata attivazione di tripsinogeno da parte di
una serina proteasi transmembrana
Abetalipoproteinemia
MTTP
(157147)
AR; 150 casi descritti
Alterata attività trasferasica di trigliceridi
microsomiali, sintesi più bassa di VLDL e ridotto
assorbimento di lipidi
Ipobetalipoproteinemia
Apo B
(107730)
Autosomica codominante
1:1,000–1:3,000
Alterata struttura e attività di apolipoproteinaB e
conseguente ridotto assorbimento di lipidi
Malattia da accumulo di
chilomicroni
SAR1B
(607690)
AR, 40 casi descritti
Alterato trasporto di chilomicroni a livello enterocitario
dovuto all’alterata attività di piccole GTPase
Diarrea sindromica
familiare
GUCY2C
(601330)
AR, una famiglia
descritta
Aumentata attività di guanil ciclasi 2C aumenta i
livelli di cGMP, iperattivandoCFTR intestinale
Diarrea associata a
mutazione di DGAT1
DGAT1
(604900)
AR, una famiglia
Ashkenazi descritta
Alterata attività della diacilglicerolo aciltrasferasi
1; effetti sconosciuti
*Analisi del brush border intestinale dei pazienti affetti ha rivelato che la condizione è causata da un difetto funzionale
in uno degli scambiatori Na+/H+ localizzati sulla membrana apicale delle cellule epiteliali del piccolo intestino. Nessuna mutazione è stata riscontrata a carico dei geni codificanti per uno degli scambiatori Na+/H+ identificati fino a oggi
segue tab. I
(NHE1,NHE2,NHE3, and NHE5).
174
RECENT ADVANCE IN BASIC SCIENCE
Diarree congenite: nuova classificazione
Continua tab. I
Difetti nella struttura degli enterociti
Malattia
Gene
(Numero
OMIM)
Incidenza e
trasmissione
Attività biologica alterata e proteine
coinvolte
Malattia da inclusioni
microvillari
MYO5B
(606540)
AR; rara; frequenza più
alta tra i Navajo
Ridotta attività della miosina 5B causa un
anomalo riciclo di endosomi
STX3
(600876)
AR; 2 pazienti descritti
Alterata attività di sintassina 3, coinvolta nella
fusione apicale delle vescicole alla membrana
EPCAM
(185535)
AR; 1:50-100.000; più
alta tra gli Arabici
Difetto nell’attività delle molecole di adesione
epiteliale
SPINT2
(605124)
12 pazienti descritti
Alterata attività dell’inibitore della serina peptidasi
Kunitz
Tipo 2, coinvolto nella rigenerazione cellulare
TTC37
(614589)
AR; pochi casi descritti
Alterata sintesi o localizzazione di trasportatori di
membrana dovuto a una ridotta attività di TTC37
SKIV2L
(600478)
AR; pochi casi descritti
Meccanismo non conosciuto dovuto all’alterata
attività dell’elicasi
SKIV2L
Enteropatia congenita a
ciuffi*
Sindrome Tricoepatoenterica
(Diarrea sindromica)
* L’enteropatia congenita a ciuffi associata a mutazioni di EPCAM è caratterizzata solo dall’interessamento intestinale, mentre mutazioni in
SPINT2 conducono a una forma sindromica con capelli lanugginosi, basso peso alla nascita, deficit immunitari e diarrea con alta concentrazione
di sodio nelle feci.
Difetti nella differenziazione delle cellule enteroendocrine
Malattia
Gene
(Numero
OMIM)
Incidenza e
trasmissione
Attività biologica alterata e proteine
coinvolte
Anendocrinosi enterica
NEUROG3
(604882)
AR, pochi casi descritti
Neurogenina-3 alterata, regola lo sviluppo delle
cellule epiteliali intestinali in cellule endocrine
Lissencefalia X-linked e MR
ARX
(300382)
X-linked, pochi casi
descritti
Attività alterata del fattore di trascrizione
ARX, che regola lo sviluppo delle cellule
enteroendocrine
Deficit di proproteina
convertasi 1/3
PCSK1
(162150)
AR, pochi casi descritti
Attività ridotta della proproteina convertasi 1/3
coinvolta nella attivazione di pro-ormoni prodotti
dalle cellule enteroendocrine
Sindrome di Mitchell-Riley
RFX6
(612659)
AR, pochi casi descritti
Ridotta attività del fattore regolatore X6 coinvolto
nella morfogenesi e sviluppo del pancreas
segue tab. I
sia delle coane, insieme ad altre
anomalie più rare 7.
Sindrome trico-entero-epatica
Questi pazienti si caratterizzano per diarrea cronica, dismorfismi
facciali e anomalie dei capelli, che
possono associarsi o meno ad altri segni e sintomi, come il ritardo
di crescita intrauterino, immunodeficienze, anomalie cutanee, pa-
tologia epatica, difetti cardiaci e
anomalie delle piastrine. Il quadro
istologico varia da una moderata
a severa atrofia dei villi con infiltrazione incostante di cellule mononucleate. È causata nel 60% dei casi
da una mutazione in TTC37 e nel
40% dei casi da una mutazione in
SKIV2L. Entrambi i geni fanno parte del sistema di sorveglianza della
produzione di mRNA 8.
Difetti nella
differenziazione
delle cellule
enteroendocrine
La caratteristica principale di queste
condizioni è un’anomalia dello sviluppo o della funzione delle cellule
enteroendocrine, che si può manifestare con diarrea osmotica cronica,
associata o meno ad altre anomalie
endocrine sistemiche (Tab. I).
175
V. Pezzella et al.
Continua tab. I
Difetti nell’omeostasi dell’immunità intestinale
Malattia
Gene
(Numero
OMIM)
Incidenza e
trasmissione
Attività biologica alterata e proteine
coinvolte
Sindrome IPEX
FOXP3
(300292)
X-linked, poche
centinaia di casi
descritti
Alterata attività di FOXP3 coinvolto nello sviluppo
delle cellule TREG CD4+CD25+
Sindromi IPEX-like
CD25
(147730)
AR
Alterata sintesi delle catene del recettore per IL-2
sulle cellule TREG
STAT5b
(604260)
AR
Alterata attività di STAT5b coinvolto nel segnale di
IL-2 delle cellule TREG
STAT-1
(600555)
AD, perdita/guadagno di
funzione
Alterata attività di STAT-1 causa la riprogrammazione
delle cellule TREG in cellule TH1-like
ITCH
(606409)
AR (una famiglia)
Alterata attività di ITCHY E3 ubiquitina ligasi
implicata nello sviluppo delle cellule TREG
LRBA (606453)
AR,
3 famiglie descritte
Alterata attività di LRBA, coinvolto nell’apoptosi
delle cellule TREG
IL-10
(124092
AR
Alterato IL-10 o subunità del suo recettore
coinvolti nel controllo della risposta intestinale
agli stimoli microbici
Enteropatia a esordio
precoce con coliti
IL-10R
146933
IL-10R
123889
Anendocrinosi enterica
Bambini con deficit di neurogenina 3 presentano scarse cellule enteroendocrine e sviluppano diabete mellito insulino dipendente nel
corso dell’infanzia, in assenza di
altre anomalie endocrine 9.
Sindrome di Mitchell–Riley
Mutazioni in omozigosi di RFX6
sono associate ad atresia duodenale, anomalie biliari, diabete mellito
neonatale e malassorbimento. RFX6
è una proteina legante il DNA ed è
fondamentale per lo sviluppo e la
funzione delle cellule enteroendocrine, senza intaccarne il numero 10.
Mutazioni nel gene ARX
A trasmissione X-linked, è caratterizzata da ritardo mentale, epilessia, lissencefalia, anomalie dei
genitali e in alcuni casi diarrea
congenita 1. Più del 50% dei pa-
176
zienti con perdita di funzione del
gene ARX ha espansioni di polialanina che potrebbe essere responsabile dell’elevata variabilità
dei segni neurologici e intestinali 1.
Difetti
nell'omeostasi
dell'immunità
intestinale
Una diarrea cronica severa ad esordio precoce può derivare anche da
mutazioni a carico dei geni codificanti proteine che hanno un importante ruolo della regolazione della
risposta immunitaria intestinale. La
diarrea può derivare da tre meccanismi principali: risposta immunitaria
alterata contro gli agenti patogeni,
infiammazione o assenza di regolazione immunitaria. Le enteropatie
a base autoimmune si riconoscono
nei pazienti che mancano di mecca-
nismi specifici di regolazione immunitaria, responsabili dell’aggressione tissutale incontrollata (Tab. I).
IPEX
È il prototipo di questo gruppo. È
dovuta a una mutazione nel gene
FOXP3, fondamentale fattore di
trascrizione per la funzione delle cellule timiche T-regolatorie
(TREG) 1. Queste cellule sono in
grado di controllare le funzioni
indesiderate delle cellule T effettrici. Le mutazioni sono distribuite
lungo tutto il gene e determinano
perdita di funzione. Il quadro clinico severo già nei primi giorni
di vita, fa supporre che il danno
intestinale inizi durante la vita fetale, indipendentemente da fattori esterni, come la nutrizione e il
microbioma intestinale. Utili nella
diagnosi sono gli anticorpi antiarmonina 1, una proteina espres-
RECENT ADVANCE IN BASIC SCIENCE
Diarree congenite: nuova classificazione
sa a livello delle cellule epiteliali.
Diversi pazienti con la syndrome
IPEX sono stati trattati con un trapianto di cellule staminali emopoietiche 1, ma questo approccio è
limitato dalla disponibilità di donatori HLA-compatibili.
Sindromi IPEX-like
Queste condizioni sono associate
a mutazioni in geni responsabili
della funzione di mantenimento,
segnale ed espansione delle cellule TREG 1. La diagnosi può essere agevolata dal dosaggio della
percentuale di specifiche regioni
TREG metilate del gene FOXP3
(TSDR) nel sangue periferico.
Mutazioni in STAT5B, responsabili dell’attivazione del segnale
dell’IL-2 dal CD25 a FOXP3, sono
state descritte in associazione a un numero ridotto di cellule
TREG 1. Bambini con questa mutazione presentano altri sintomi
oltre quelli intestinali, come ritardo
di crescita e patologia polmonare
interstiziale. Una condizione IPEXlike (caratterizzata da diarrea) con
un profondo deficit delle cellule
TREG, ma normale gene FOXP3,
è stata associata a una mutazione
non-senso nel gene LRBA (fattore
responsivo ai lipopolisaccaridi) 1.
Questi pazienti hanno immunodeficienza comune variabile e alterazioni dell’autoimmunità 1.
Deficit di IL-10 o IL10R
Caratterizzate da enterocoliti con
lesioni ulcerative in regione peria-
nale e a livello della mucosa intestinale 1. Fistole e ascessi possono
essere presenti, richiendo multipli
interventi chirurgici. Diversi farmaci
anti-infiammatori sono stati usati
con efficacia limitata. Il trapianto
di cellule staminali emopoietiche è
stato usato con successo 1.
Conclusioni
Negli ultimi anni, molti progressi
sono stati fatti sulla comprensione
della patogenesi di queste condizioni 1. La diagnosi molecolare ha
ulteriormente cambiato lo scenario delle CDD, aprendo la strada
a nuove strategie terapeutiche
come il trapianto di cellule staminali emopoietiche 1 e la terapia
genica con endo-nucleasi, inclusi
TALENs o CRISPR/Cas9 1. Studi a
lungo termine sono necessari per
fornire altre informazioni riguardo
la prognosi di queste condizioni.
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10
• Le diarree congenite (CDD) sono un gruppo di rare e severe enteropatie con tipico esordio nei primi giorni di vita.
• All’interno delle CDD possiamo distinguere: I. Difetti nell’assorbimento e trasporto di nutrienti ed elettroliti; II. Difetti
nella struttura dell’enterocita; III. Difetti nella differenziazione delle cellule enteroendocrine; IV. Difetti dell’omeostasi
immunitaria intestinale.
• Il numero di condizioni incluse nel gruppo delle CDD sta progressivamente aumentando, molti nuovi geni sono stati
identificati e correlati funzionalmente a queste patologie.
• La diagnostica molecolare sta acquistando un ruolo sempre più importante e oggi consente di ricorrere a efficienti
procedure di sequenziamento genico esteso a costi ragionevoli.
177
