Master Buffa  Marzo 09
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Master Buffa Marzo 09

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Le malattie da prioni:

Le malattie da prioni:
demenze rare e demenze meno rare

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Master Buffa Marzo 09 Presentation Transcript

  • 1. A.S.L. TO2 Azienda Sanitaria Locale DOMP Torino Nord _________________________________________________ Master in Malattie Rare Seminario Torino, 27 – marzo – 2009 _______________________________________________ Le malattie da prioni: demenze rare e demenze meno rare Carlo Buffa
  • 2. Le malattie da prioni 1. definizione 2. eziologia 3. clinica 4. classificazione 5. epidemiologia 6. diagnosi strumentale 7. trasmissibilità 8. terapia 9. legislazione 10. divagazioni
  • 3. definizioni
  • 4. PRIONI Cosa significa? Proteinaceous Infectious Particle composti proteinacei infettanti descritti da Prusiner nel 1982: mentre cercava la causa dello scrapie della pecora si rese conto che l’agente trasmissibile era privo di acido nucleico. Infatti, trattando con UV (che impediscono il regolare accoppiamento della doppia elica degli acidi nucleici), il tessuto nervoso della pecora affetta da scrapie continua ad essere infettante
  • 5. TSE Transmissible Spongiform Encephalopathies
  • 6. eziologia
  • 7. The “Protein Only” Hypothesis
  • 8. PrPc PrPsc (o PrPres) la proteina prionica modificata è proteinasi resistente e si accumula (amiloidogenesi).
  • 9. struttura delle proteine • Primaria: la sequenza lineare degli aminoacidi • Secondaria: la ripiegatura dei diversi tratti (α-elica, β- piana, Ω-ciclica, etc.) • Terziaria: conformazione spaziale complessiva • Quaternaria: aggregati di proteine analoghe con struttura polimerica (2 o + polipeptidi)
  • 10. Folding e misfolding (e molecole chaperon) Proteine chaperon: prevengono il misfolding Legano i gruppi idrofobici e impediscono l’aggregazione Ma talvolta il misfolding si verifica ugualmente
  • 11. Folding e misfolding Processo degenerativo delle proteine modificazione conformazionale accumulo di proteine anomale TSE più resistenti Parkinson (amiloide) Alzheimer Huntington ecc.
  • 12. c struttura della PrP GPI: glico-fosfatidil-inositolo (sulla parete cellulare)
  • 13. misfolding della PrP 253 aminoacidi 253 aminoacidi 2 regioni ad α elica 3 regioni ad α elica 1 regione ß – sheet PrPc PrPsc Aggregati stabili, Amiloide - Fibrille
  • 14. Affiancamento delle alfa eliche a segmenti di proteine mal ripiegate (beta) Formazione di eterodimeri e infine di forme stabili omodimere, β-sheet, a disposizione antiparallela. Meccanismo auto-catalizzante. La reazione inversa è possibile in laboratorio, con tamponi particolari, in vivo è probabilmente assente o nulla. Similarità fra PrP umana e bovina. Facilità di aggregazione reciproca.
  • 15. infettiva La stessa proteina patologica può dare la stessa malattia degenerativa con tre meccanismi diversi sporadica ereditaria
  • 16. Il gene PRNP La PrP è codificata da un piccolo gene, il PRNP, che sta sul braccio corto del cromosoma 20
  • 17. Polimorfismo MM, MV, VVV CJD FFI GSS
  • 18. c PrP putative functions
  • 19. A che serve la proteina normale (PrPc) ? Glicoproteina ancorata alle membrane cellulari. Espressa nei neuroni e in quasi tutti i tessuti - Azioni: • sviluppo delle sinapsi, crescita di assoni e neuriti • protezione della mielina • Legare Cu++ • Riparare cellule danneggiate • Limitare: apoptosi e stress ossidativo … però il topo transgenico senza PrP ha normale sopravvivenza …
  • 20. NATURE Vol 443 - 19 October 2006 - dai:10.1038/nature05294 La teoria dei prioni spiega tutto? • La trasformazione PrPc – PrPsc non è completamente chiarita • senza PrPc, la PrPres non provoca infezione • la reazione che produce PrPsc avviene solo in presenza di cellule (la PrPsc non è sintetizzabile in laboratorio). • Per fare aggregati peptidici tossici c’é bisogno di chaperon, ioni metallici, GAGs e lipidi e quindi forse indirettamente c’è bisogno anche di acido nucleico
  • 21. clinica
  • 22. 1920 1921 Hans Gerhard Alphons Maria Creutzfeldt Jakob 1885 - 1964 1884 - 1931 Creutzfeldt nel 1920 e Jakob nel 1921 descrivono separatamente un caso di “pseudosclerosi spastica” . Da allora descritte numerose encefalopatie spongiformi dei mammiferi: pecore (scrapie), bovini (BSE), daini, alci, topi, ungulati selvatici, primati, visoni. Nell’uomo: 4 malattie da prioni, tutte dementigene.
  • 23. Forme cliniche di TSE nell’uomo CJD CJD sporadica “spontanea” CJD familiare genetica (mutazione PRNP) CJD iatrogena infettiva CJD variante infettiva (dalla BSE). GSS genetica FFI genetica o sporadica KURU infettiva (cannibalismo rituale)
  • 24. CJD sporadica e CJD familiare 1 / 1 milione Età media 60 anni. Durata: 2-12 mesi (media 4-5). primi sintomi abitualmente di tipo psichiatrico: depressione, irritabilità, disturbi del sonno deficit cognitivo ingravescente mioclonie spontanee e riflesse segni cerebellari e piramidali mutismo acinetico 20 % ad esordio improvviso quasi ictale. talvolta inizio con disturbi visivi (di Heidenhain) rara forma coreo-atetosica o ballica 14 % familiare: mutazioni puntiformi o diverse inserzioni di octopeptidi. La mutazione al codon 200 (E200K) è la più frequente.
  • 25. CJD iatrogena (dati a fine 2005) impianto di cornea 3 casi impianto di dura 169 casi ormoni ipofisari da cadavere 147 casi elettrodi EEG intratecali 2 casi interventi neurochirurgici 4 casi trasfusioni …….
  • 26. CJD variante Prima segnalazione 1996 su Lancet. Età media d’esordio 29 anni. Sintomi psichiatrici all’inizio; entro 2 mesi parestesie dolorose; poi tremori e disartria; poi mioclonie, demenza, atassia. Durata media 14 mesi. Tutti casi sono MM al codon 129. EEG non tipico. Proteina 14-3-3 nel liquor presente solo nella metà dei casi. Più sensibile ma meno specifica per la diagnosi la TAU. Costante presenza di PrPres nelle tonsille, nella milza e nei linfonodi. Diagnosi in vitam tramite biopsia tonsillare.
  • 27. Casi di vCJD (2005) 140 UK 9 Francia Italia 1 Irlanda 2 Canada 1 USA 1 TOTALE 154 fino al 2007: 199 casi
  • 28. GSS (malattia di Gerstmann – Sträussler – Scheinker) 2/100 milioni/anno. Atassia cerebellare, poi demenza. Nel 40 % mutazione al codon 102 (P102L). Familiare Clinica molto varia. Casi senza demenza. Prevalenza di atassia. In Italia cluster siciliano (Palermo). Altre mutazioni con paraparesi spastica e parkinsonismo.
  • 29. FFI familial fatal insomnia Nel 1986 descritta famiglia italiana con numerosi casi. Inizialmente non attribuita alle TSE. Demenza talamica Insonnia intrattabile, alterazioni ormonali e neurovegetative. Presenile. Sopravvivenza 1-2 anni. 14-3-3 assente, RM normale. Alla PET ridotta attività nei nuclei talamici. Spongiosi e PrPres nel talamo. Mutazione al codon 178 (D178N). Overlap con CJD familiari dipenderebbe dal polimorfismo al 129 (VV nei casi di CJD, MM nei casi di FFI). Ereditarietà dominante.
  • 30. Kuru Presso l’etnia Före, di Papua in Nuova Guinea: (Kuru = rabbrividire) Cannibalismo rituale: viscere (donne, bambini), muscoli (uomini). Disturbi cerebellari, labilità affettiva. Demenza tardiva. † 3-4 anni. Messa tra le encefalopatie spongiotiche dal 1959. MM al codon 129: aumentato rischio, più breve incubazione. 40 anni fa’ 50 % dei Före erano MM al codon 129, ora sono 0 % Ancora attuali casi VV (incubazione superiore a 40 anni).
  • 31. Forme genetiche Frequenza variabile: 0,02 % Svizzera 6% Francia 20-25 % Italia 74 % Israele 14 % nel mondo
  • 32. classificazione
  • 33. Glicotipi e frammenti della PrPres Differente esposizione degli aminoacidi N-terminali per cui la proteinasi K ne rimuove un numero differente. Al W.B. frammenti con diversa mobilità. Tipo 1 (21 kDa), tipo 2 (19 kDa). Dalla correlazione fra polimorfismo al 129 e le glicoforme nascono MM Tipo 1 MV VV Tipo 2 6 classi biochimico-molecolari per la CJD sporadica
  • 34. diagnosi strumentale
  • 35. EEG L’EEG è stato, per molti anni, il principale strumento diagnostico per la CJD in vita e compare tra i criteri diagnostici dell’OMS. EEG tipico: attività periodica con sharp waves, diffuse, bi/trifasiche, a 1-2 hz
  • 36. Sharp waves, ritmiche, tipiche, ma da sole insufficienti a fare diagnosi
  • 37. EEG di 24 ore. Sharp waves 1 hz. e attività lenta in CJD sporadica. Fase di mutismo acinetico.
  • 38. RM Fino a pochi anni fa la RM, nelle malattie prioniche, era un esame deludente ed era utilizzata soprattutto per escludere altre patologie.
  • 39. CJD sporadica Sequenza T2 (pare normale) MV al 129 mutazioni assenti
  • 40. Stesso caso. Sequenza FLAIR Iperintensità giriforme della corteccia (tutti i lobi di dx)
  • 41. Stesso caso Sequenza in diffusione Iperintensità della corteccia cerebrale e del cervelletto
  • 42. Sequenza FLAIR Segnale elevato nel pulvinar (A) A vCJD segno del pulvinar hockey stick sign B Sequenza FLAIR Segnale elevato anche nella parte media del talamo (B) Il segno del pulvinar compare tra i criteri OMS
  • 43. Esame liquor Proteina 14-3-3 positività 90 %. Falsa positività: ictus, tumori, encefalite Proteina Tau e P-Tau. Falsa positività: encefalite, ictus, s. paraneoplastiche. western blot della proteina 14-3-3 nel liquor
  • 44. Biopsia mucosa olfattiva
  • 45. Epitelio neurosensoriale
  • 46. Esame neuropatologico • Immunoistochimica Pretrattamento Acido Formico Autoclave Proteinasi K • Diversi anticorpi disponibili in commercio
  • 47. ematossilina eosina immunoistochimica Spongiosi Gliosi Placche amiloidi
  • 48. Immagine 1 Fi.Do.
  • 49. Diagnosi in vitam possibile - probabile CLINICA liquor RM BIOPSIA EEG tonsilla (vCJD) genetica Mucosa olfattoria (CJD. GSS? IF?) Western Blot definita (su encefalo congelato) Immunoistochimica Diagnosi post mortem (su encefalo fissato)
  • 50. epidemiologia
  • 51. Piemonte e Valle d’Aosta genn. 2002- sett. 2007 DOMP Probable TSE 60 pts Definite TSE Probable sCJD Genetic TSE No TSE 40 pts 2 pts 11 pts 7 pts sCJD gCJD 38 pts 9 pts sFI GSS 2 pts 1 pt Total TSE cases = 53 FFI 1 pt
  • 52. TSE in Europa 1993-2002
  • 53. Distribuzione per età della CJD 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 <10 10-19 20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79 80-89 >90 Overall sCJD
  • 54. trasmissibilità
  • 55. C’è una barriera tra specie ?
  • 56. PrPsc e la barriera tra specie . La sequenza di aminoacidi della PrP varia leggermente da una all’altra specie e nella stessa specie (strains di PrP). La trasmissibilità fra specie dipende dall’analogia nella sequenza di aminoacidi e dalla conformazione spaziale fra PrPsc infettante e PrPc dell’ospite. Per inoculazioni successive la PrPsc assume la conformazione della proteina dell’ospite, si abbrevia il tempo di incubazione ed aumenta la percentuale di soggetti infettabili. I e II passaggio sembrano fondamentali per il salto di barriera.
  • 57. Il concetto di barriera fra specie • La trasmissione di prioni da una specie di mammifero all’altra è tipicamente molto più difficile che la trasmissione all’interno della stessa specie • La trasmissione di CJD dall’ uomo al topo è difficile o impossile, mentre il topo transgenico (con PrP di tipo umano) si infetta con assoluta facilità
  • 58. TME = transmissible mink encephalopathy
  • 59. Kuru
  • 60. Kuru Il cannibalismo fu proibito nei primi anni ’50 e cessò completamente nel ‘59. Da allora nessun bambino è morto di kuru nel South Fore.
  • 61. Kuru • Il virologo Carleton Gajdusek (Nobel 1976) inoculò estratti di cervello di persone decedute di kuru nel cervello di scimpanzè. Tutti gli scimpanzè morirono entro 50 mesi dimostrando la natura infettiva del Kuru e la lunga incubazione.
  • 62. L’epidemia di BSE in UK 183.961 casi accertati in Gran Bretagna al giugno 2004 Completa proscrizione delle farine animali inizio proscrizione delle farine animali Prima conferma istopatologica
  • 63. epidemia di BSE (in UK) e di vCJD (nel mondo) 30 cases 40000 of BSE nvCJD BSE 35000 25 30000 20 25000 cases of vCJD 15 20000 15000 10 10000 5 5000 0 0 up to 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 1987 year
  • 64. Collins SJ, Lawson VA, Masters CL , transmissible spongiform encephalopathies. The Lancet. Vol. 363. Jan 3, 2004.
  • 65. Sorveglianza attiva in Italia sulla BSE ANNO CAPI TESTATI CASI PREVALENZA (>24 mesi) sorv.attiva (CASI/10.000) 2001 462.536 48 1,04 2002 740.343 34 0,46 2003 787.540 31 0,39 (1) 2004 781.837 7 0,09 2.772.256 120 0,43 Totale (1) casi e test al 31.12, incluso un caso da sorveglianza passiva
  • 66. Provvedimenti Trasfondere sempre sangue senza linfociti (normativa UK 1998). Tutti i bambini nati dopo il 1995 ricevano solo sangue di donatori non inglesi (normativa UK 2002). Eliminare dalla donazione chi ha soggiornato in Inghilterra oltre 6 mesi. Eliminare dalla donazione chi ha subito trasfusioni?
  • 67. polimorfismo al codon 129 15% 15% MV VV VV MM 100% MM 70% MM MV CJD sporadica vCJD 10 % VV 50% 40% MV MM Controlli (fra i caucasici)
  • 68. Tutti i casi di vCJD ad oggi sono MM al codon 129 Ma sono stati trovati 3 casi di persone VV con positività ai prioni nell’appendice celiaca Anche la barriera VV verrà infranta?
  • 69. Sono stati segnalati 3 casi di trasmissione di CJD con trasfusioni di sangue (incubazione di 5-6 anni).
  • 70. Numero complessivo di sospetti 115 LOMBARDIA 28 VENETO 23 PIEMONTE 12 EMILIA ROMAGNA 3 VALLE D'AOSTA 3 CALABRIA 2 SICILIA 2 LAZIO 1 TRENTO 1 TOSCANA 1 PUGLIA 1 LIGURIA 1 FRIULI V.G. 1 ABRUZZO al 31/12/2004 0 20 40 60 80 100 120 140
  • 71. terapia
  • 72. Terapia Al Prion 2006 una intera sessione sulla terapia • Il dramma emergente • dei giovani affetti da vCJD • dei familiari dei casi genetici • dei casi trasfusi o altri a rischio iatrogeno Necessità tra l’altro di counseling medico-legale e psicologico. • Su colture di cellule nervose è facile eliminare i prioni con molecole cicliche (es. blu di metilene) • La quinacrina, le fenotiazine • La doxyciclina • Pentosan polisolfato endoventricolare (compete coi glicani della PrP) • vaccino • MM ----> VV sistema linfoemopoietico ? ??
  • 73. normative
  • 74. Settembre 1988 Parlamento Europeo e Consiglio dell’Unione Europea istituiscono una rete di sorveglianza epidemiologica e di controllo delle malattie trasmissibili nella Comunità Febbraio 2001 La legislazione italiana equipara la Malattia di Creutzfeldt- Jakob e le sindromi ad essa correlate alle malattie infettive e diffusive che comportano l’adozione di misure di sanità pubblica
  • 75. Marzo 2001 La legislazione italiana, considerata l’epidemia di encefalopatia spongiforme del bovino (BSE) in atto nel Regno Unito dalla prima metà degli anni 80, stabilisce la necessità di monitorare l’incidenza della malattia di Creutzfeldt-Jakob e delle sindromi ad essa correlate DECRETA La variante della Malattia di Creutzfeldt-Jakob, la Malattia di Creutzfeldt-Jakob e le sindromi ad esse correlate devono essere segnalate sia al sospetto che nei casi accertati.
  • 76. divagazioni
  • 77. I prioni sono stati e sono causa di tragiche malattie: • cinquanta anni fa’ hanno decimato la popolazione di Papua • ci sono stati più di 250 morti da infezioni iatrogene • ancora non è esclusa un’epidemia post-BSE in Europa Eppure si tratta di un fenomeno affascinante: che va molto al di là delle malattie in questione e che può essere la strada maestra per capire il meccanismo di interferenza fra le diverse proteine e la patogenesi delle malattie neurodegenerative Per ora, diverse questioni basilari sui prioni restano oscure. Aguzzi A, Polymenidou M. “ Mammalian prion biology: one century of evolving concepts”. Cell. 2004 Jan 23; 116 (2): 313 - 27
  • 78. Disorder Reported Overlaps Overlap between neurodegenerative disorders Armstrong RA, Lantos PL, Cairns NJ. Neuropathology 2005;25:111–124 AD CBD,CJD,DLB,DS,GSS,NPD,PkD CBD FTDP-17,FTD-MND,PD,PkD,PSP CJD DLB,PD DLB DS,MSA FFI GSS FTDP-17 CBD,PSP FTD-MND CBD,HD MSA PkD,DLB,PSP PD PSP • AD Alzheimer’s disease; CBD corticobasal degeneration; CJD Creutzfeldt-Jakob disease; DLB, dementia with Lewy bodies; DS Down’s syndrome; FTD-MND motor neuron disease with dementia; FTDP-17, frontotemporal dementia and parkinsonism linked to chromosome 17; GSS Gerstmann – Straussler – Scheinker syndrome; HD Huntingon’s disease; MSA Multiple system atrophy; NPD Niemann-Pick disease; PD, Pick’s disease; PkD Parkinson’s disease; PSP progressive supranuclear palsy.
  • 79. Genetica delle popolazioni L’esempio del Kuru (azzeramento del polimorfismo MM al codone 129) ha fatto ipotizzare che tale polimorfismo si sia modellato in tempi preistorici sulla base di abitudini alimentari, di pratiche cannibaliche e di conseguenti epidemie e selezioni collettive attraverso gravi malattie epidemiche neurologiche.
  • 80. fine