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