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PATOLOGIA EREDITARIA
    E CONGENITA
  PATOLOGIA CONGENITA NON EREDITARIA

  PATOLOGIA CONGENITA GENETICA
ANOMALIE CONGENITE


E' generalmente accettato che il 5% di tutti i nati possa avere un difetto congenito. Con
questa definizione s'intende non solo un'alterazione anatomica o strutturale, ma anche un
difetto metabolico o funzionale (compreso il ritardo mentale) causato da una anomalia
genetica o da un agente chimico, fisico o infettivo che agendo in fase prenatale determina
un danno permanente alla salute del soggetto, è presente alla nascita (non
necessariamente manifesta) ed è tale da necessitare di un intervento medico

Nel 25% dei casi la causa è ascrivibile a fattori genetici, mentre nel 10% è riconoscibile un
fattore esterno (chimico, fisico, biologico) in grado di agire direttamente sullo sviluppo
embrio-fetale, alterandolo
CAUSE DELLE MALFORMAZIONI CONGENITE
Una Malformazione Congenita può essere riferita :


              -AD UNA ALTERAZIONE GENETICA

                   • insita nei gameti (prefecondazione) (paterna, materna, entrambi)


                   • avvenuta dalla fecondazione fino alle prime cellule indifferenziate

              - AD UNA MALATTIA ACQUISITA BLASTOCISTICA/EMBRIO/FETALE
                  (FATTORI AMBIENTALI INTERVENUTI DURANTE LA VITA
              INTRAUTERINA)
MALATTIE GENETICHE
 1) MALATTIE CROMOSOMICHEmalattie associate ad alterazioni del numero o della struttura dei
                                    cromosomi
                                                       Es. : sindrome di Down (trisomia 21)


2) MALATTIE MENDELIANE  malattie dovute alla mutazione di un singolo gene che vengono
    trasmesse secondo le leggi di Mendel sull’ereditarietà
                                                       Es. : fenilchetonuria; anemia falciforme;
                                                            fibrosi cistica; talassemie.


3) MALATTIE CON EREDITA’ MULTIFATTORIALE (POLIGENICHE)  malattie influenzate sia da
    fattori genetici che da fattori ambientali. La componente genetica di solito è data da molti geni,
    ciascuno con effetto limitato.
                                                       Es. : ipertensione; diabete mellito.


4) MALATTIE DOVUTE AD UN SINGOLO GENE CON PARTICOLARI MODALITA’ DI TRASMISSIONE.
          a) malattie da amplificazione di triplette
          b) malattie da mutazioni del DNA mitocondriale
          c) malattie la cui trasmissione è influenzata dall’imprinting genetico o dal mosaicismo
             gonadico
CAUSE DI NATURA AMBIENTALE



Embrio-fetopatie da fattori extragenetici

   PATOGENESI AMBIENTALE DURANTE LA VITA ENDOUTERINA:
   embriopatie nel primo trimestre di gravidanza
    fetopatie nel secondo e terzo trimestre

   •agenti infettivi (virus, schizomiceti e protozoi, trasmessi per via
   ematogena transplacentare o per infezione amniotica secondaria)

   •agenti chimici (farmaci, sostanze tossiche come piombo,
   mercurio, benzolo, chinino, alcool, tabacco, droghe, ossido di
   carbonio, ecc. assunti accidentalmente o volontariamente durante la
   gravidanza)

   •agenti fisici (radiazioni ionizzanti, traumi)

   •condizioni anormali dell'ambiente uterino ( alterazioni patologiche
   del liquido amniotico, del cordone ombelicale o della placenta con
   disturbi circol. o flogistici o compressivi a carico del feto).
CLASSIFICAZIONE ANATOMO-CLINICA DELLE MALFORMAZIONI CONGENITE


I . ALTERAZIONI DELLA ORGANIZZAZIONE ASSIALE

   •GEMELLI CONGIUNTI O MOSTRI DOPPI
   •NOTOCORDO-DISRAFIE (corda vertebrale che si forma nell'uomo dal mesoderma cordale)
   Meningocele - Spina bifida - Mielomeningocele - Cisti epidermoidi - M.C. del cervello poster. e
   del midollo spinale etc.)
   •ENCEFALO-MIELO-DISRAFIE
   " encefalo-arafie“ (anencefalia)
   "mielo-arafie" ( il difetto di chiusura è in genere nella parte caudale, spina bifida aperta o
   mielomeningocele ulcerato, etc)


II. ALTERAZIONI DELLA MORFO-ORGANOGENESI

   •M.C.   DELLA TESTA E DEL COLLO
   •M.C.   DEL TORACE
   •M.C.   DELLA PARETE ADDOMINALE
   •M.C.   DELL'APPARATO DIGERENTE
   •M.C.   DEL POLO CAUDALE
   •M.C.   DELL'APPARATO URO-GENITALE
   •M.C.   DEGLI ARTI
   •M.C.   DEL SISTEMA LINFATICO
CLASSIFICAZIONE DELLE MALFORMAZIONI CONGENITE


-Agenesia (completa di un organo, di parte dello stesso, di alcune cellule specifiche)
-Aplasia (assenza di un organo con persistenza del suo abbozzo)
-Ipoplasia (ridotto sviluppo di un organo; es. micrognazia, microcefalia, etc.)
-Anomalie disrafiche (mancata unione)
-Difetti di involuzione (persistenza di strutture embro-fetali; es. dotto tireoglosso)
-Difetti di divisione (es. sindattilia)
-Atresia (formazione incompleta di un lume; es. esofago)
-Displasia (istogenesi anomala; es. sclerosi tuberosa dell’encefalo)
-Ectopia (organo situato al di fuori della sua sede fisiologica)
-Distopia (ritenzione di un organo nella sede dello sviluppo)
CLASSIFICAZIONE DELLE MALFORMAZIONI CONGENITE


-Effetto politopico (la noxa colpisce più organi in fase critica di sviluppo)
-Effetto monotopico (singola anomalia  cascata di eventi patogeni)
-Anomalie sequenza dello sviluppo (anomalie complesse con patogenesi comune)




                            COMPLESSO DI
                            POTTER
PATOGENESI DELLE MALFORMAZIONI CONGENITE



-Annessi embrionali: circolazione feto-placentare e sua permeabilità


-Strutture embrionali più vulnerabili: cresta neurale ed ectoderma


-Mutazioni geniche e cromosomiche somatiche


-Regolazione trascrizionale: estrogeni e progestinici, ac. retinoico


-Livello sopramolecolare: citoscheletro, mol. adesione e regolazione della migrazione


-Alterazioni regolazione apoptosi
PATOGENESI DELLE MALFORMAZIONI CONGENITE – GENI IMPLICATI NELLA
MORFOGENESI


Geni homebox (HOX)
sequenza conservata - DNA binding - attivazione sequenziale
morfogenesi arti, vertebre, struttura craniofacciali




                                                                  (TGF e FGF)




Geni pairedbox (PAX)
sequenza conservata - DNA binding  fattori trascrizionali attivi singolarmente
Proto-oncogeni
Focomelia da talidomide
PREMATURITA’
- Rene, cervello, fegato


- Polmone (malattia delle membrane ialine)
PREMATURITA’
-Enterocolite necrotizzante


Alimentazione  batteri ed agenti flogogeni + propensione ischemica  perforazione
ERITROBLASTOSI FETALE
-IDROPE FETALE – EDEMI LOCALIZZATI – IGROMA CISTICO (postnucale)

                                                   Cause di idrope fetale
MALATTIE GENETICHE
-Genoma umano codificante: circa 30.000 geni
-Proteine derivanti per splicing alternativo: circa 100.000
-Modificazioni post-traduzionali: molte di più


-Differenza genetica interindividuale media: 0.1%
-SNPs (in genere biallelici)
Acondroplasia
 L’Acondroplasia     è la forma di nanismo più comune
  ed uno dei difetti genetici conosciuti da più tempo.
 L’altezza media degli uomini è 131cm e delle donne
  è 124cm
 L’incidenza nel mondo è stimata 1 a 25.000 nati,
  con valori 2.5 maggiori in America Latina
 L’acondroplasia è una malattia della crescita ossea.
  Sebbene il termine “acondroplasia” significhi “senza
  formazione di cartilagine” il difetto non è la mancata
  formazione di cartilagine ma la sua mancata
  conversione in osso, specialmente nelle ossa
  lunghe
   I pazienti sono bassi e presentano arti corti con
    un tronco sproporzionatamente lungo, tipiche
    caratteristiche facciali e spesso le mani hanno
    una tipica configurazione a tridente.
   Una megaloencefalia è presente in più del 75%
    dei casi. Le più importanti complicazioni
    riguardano la compressione del neurasse e del
    sistema respiratorio.
Acondroplasia

    Ha una ereditarietà di tipo autosomico dominante,
    ma più dell'80% dei casi è dovuto a mutazioni de
    novo.

   La diagnosi è clinica e radiografica.

   La maggior parte delle manifestazioni fenotipiche
    sono a carico dello scheletro anche se altri organi
    possono essere coinvolti.
Acondroplasia
L'ipocondroplasia   ha caratteristiche simili all'acondroplasia,
ma di gravità minore con un coinvolgimento craniofacciale
inferiore. L'altezza può risultare ai limiti della norma e la
malattia viene spesso non diagnosticata.

Entrambe    queste patologie sono dovute a difetti di uno dei
recettori degli FGF (fibroblastgrowth factors). Almeno il 95%
delle acondroplasie sono dovute a sostituzioni nucleotidiche
nel codone 380 del gene per l'FGFR3 che provocano la
sostituzione di una Glicina con una Arginina nel dominio di
transmembrana.

L'ipocondroplasia  è meno omogenea: circa il 70% dei casi è
dovuto alla sostituzioneN540K del gene FGFR3, mentre non
si conosce la mutazione nel restante 30%.
Malattia di Alzheimer familiare
                             DR. ALOIS ALZHEIMER (1907)




                     Malattia di
                     Alzheimer

Encefalo. Notare la pronunciata e diffusa atrofia, con allargamento
   dei solchi; le zone parietali sono relativamente risparmiate.
“ Vi prego…non burlatevi di me.
   Io sono un vecchio svanito e molto sciocco.
 Ottant’anni e oltre, nemmeno un’ora di più o di
                         meno.
                  E, per parlar chiaro,
         temo di non avere la testa a posto.
  Mi pare che dovrei conoscere voi e conoscere
 quest’uomo, eppure sono in dubbio soprattutto
       perché non so che posto sia questo,
e tutta l’abilità che ho non rammenta questi abiti;
     né so dove ho alloggiato la notte scorsa.
                   Non ridete di me,
 perché, quant’è vero che sono un uomo, credo
   che questa signora sia mia figlia Cordelia. ”
                                 Re Lear, W. Shakespeare
Malattia di Alzheimer:
        Vie neurotrasmettitoriali colpite

                           Corteccia parietale




Corteccia frontale                        Corteccia Occipitale



          Proencefalo basale
                                 Ippocampo
Malattia di Alzheimer familiare
Anatomia patologica:

-Placche amiloidi
-Grovigli neurofibrillari

Esordio precoce (40-45 anni) o più spesso tardivo (> 65 anni)  exitus in 5-10 anni

Mutazioni:

-APP (proteina precursore amiloide- integrale di membrana – adesione, canali):
             nei siti di clivaggio proteasico  inibizione α- secretasiAβ4 formazione β-fibrille

-Presenilina-1 (PS-1) favorisce l’alterazione del clivaggio di APPAβ4

-Presenilina-2 (PS-2) favorisce l’alterazione del clivaggio di APP e innesco apoptosi

-ApolipoproteinaE (tre varianti alleliche  ApoE2, E3, E4): ApoE4 50-60% forme tardive

                       iperfosforilazione Tau
                       funge da chaperonina per Aβ4facilitazione formazione β-fibrille

-α-1 antichimotripsina e α2-Macroglubulina
effetto neurotossico
 potenziato dai ROS
Sviluppo dei Gomitoli Neurofibrillari
               (GN)
                                          La proteina Tau iperfosforilata
                      neurone             inibisce l’assemblaggio dei
                                          microtubuli e si autoassembla in
                                          doppi filamenti elicoidali
                                          all’interno dei neuroni

proteina tau
anomala
(non mutata)                                   La proteina tau e i
                                               doppi filamenti
 microtubuli                                   elicoidali
                                               promuovono anche la
                                               formazione di
                                               placche neuritiche
    L’accumulo di       I doppi          GN
    fosfati nella       filamenti
    proteina tau        elicoidali si                        Il
    conduce alla        accumulano nel                       neurone
    formazione di       neurone e                            va
    doppi filamenti     producono i GN                       incontro
    elicoidali                                               a morte
                                                                             !
Malattia di Parkinson familiare
Anatomia patologica:

-Perdita neuroni dopaminergici e gliosi a livello della substantia nigra
-Inclusioni ialine nel citoplasma (Corpi di Lewy)

Tremore a riposo, miotonia, bradicinesia

Mutazioni:

−α-sinucleina (PD1)  assume configurazione fibrillare + stress ossidativo Corpi di Lewy

-Parkina (PD2) ridotto legame funzionale con ubiquitinaaccumulo proteine non degradate

-Ubiquitina carbossi terminale idrossilasi (PD4) accumulo proteine

-Altre
METABOLISMO DELLA
    DOPAMINA
PARKINSON
α -sinucleina (SNCA)
                        PARK1
   4q21-23
   7 esoni
   140 aa
   α-, β-, e γ-sinucleina
   a livello presinaptico: possibile regolatore negativo
    della neurotrasmissione dopaminergica
   Mutaz. missenso : 209 G>A (A53T)∗, 88 G>C (A30P);
   MP ereditaria a trasmiss. autosomica dominante (AD)
   Penetranza alta
   Principale componente dei Corpi di Lewy e delle
    inclusioni presenti nel citoplasma delle cellule gliali
alfa-sinucleina

   T
Parkina
                         (PARK2)
   6q25.2-27
   12 esoni
   465 aa
   una delle maggiori cause di MP familiare
   MP ad esordio giovanile, autosomica recessiva (AR)
   localizzazione citoplasmatica
   ligasi E3 che interviene nel processo di ubiquitinazione
   molte delle mutazioni determinano riduzione
    dell’attività ligasica
   molti di questi malati non presentano corpi di Lewy
Parkina
DJ-1
                        (PARK7)
 1p36
 8 esoni. 24kb
 189 aa
 Espressa ubiquitariamente
 MP autosomico recessivo
 delezione di 14082pb: proteina assente

  497 T→ C (Leu166Prol): pt inattiva
 Possibili funzioni: antiossidante

                      funzione Chaperon-like
                      regolazione della trascrizione
Sclerosi laterale amiotrofica
Anatomia patologica:

-Degenerazione del I e II motoneurone
-Filamenti intraneuronali contenenti ubiquitina
-Rigonfiamenti assonali di ubiquitina + α-sinucleina


Esordio tardivo (V-VI decade) nel 10% dei casi familiare autos. dominante  exitus in 5-10 anni

Mutazioni:

-13% mutazioni SOD  guadagno di funzione incontrollato  letalità per i motoneuroni
Ipotesi sulle cause

Le cause della sclerosi laterale amiotrofica sono ad oggi ancora sconosciute, benchè
sia ormai accertato che essa non è dovuta ad una singola causa. Si tratta infatti di una
malattia definita multifattoriale, determinata cioè dal concorso di più circostanze e fattori, di
cui le numerose ricerche in corso mirano a chiarire il ruolo.

Questi fattori possono essere:

- Eccesso di glutammato (il glutammato è un aminoacido usato dalle cellule nervose come
segnale chimico: quando il suo tasso è elevato, determina un’iperattività che può risultare
nociva. Tutto ciò sembra che giochi un ruolo importante nella SLA. Il riluzolo, unico farmaco
approvato nella terapia della SLA, agisce appunto riducendo l’azione del glutammato).

- Predisposizione genetica

- Carenza di fattori di crescita (si tratta, in questo caso, della carenza di quelle sostanze,
prodotte naturalmente dal nostro organismo, che aiutano la crescita dei nervi e che facilitano
i contatti tra i motoneuroni e le cellule muscolari).

- Eccesso di anticorpi

- Fattori tossico-ambientali (esistono infatti diversi elementi, come l'alluminio, il mercurio o
il piombo, o alcuni veleni e pesticidi agricoli, che possono danneggiare le cellule nervose e i
motoneuroni).

- Virus
Atassia teleangectasica
Recessiva

Mutazioni :
 >270 su tutto il gene
 delezioni o splice-correlate (43%)  stop
prematuro (> 80%)
 inserzioni e delezioni in-frame
 Missense in Leucemia T prolinfocitica nel
dominio kinasico

• Atassia cerebellare progressiva
(degenerazione postnatale delle cellule di
Purkinje). Incapacità di movimento a partire da 1
anno di età
• Telangectasie (dilatazioni dei piccoli vasi) della
congiuntiva, naso, padiglione auricolare
• Radiosensibilità
• Aberrazioni cromosomiche
• Immunodeficienza combinata T e B
• Tumori nel 40% degli omozigoti, soprattutto
leucemie e linfomi
• Aumentata incidenza di tumori anche negli
eterozigoti (carcinomi, melanoma)
Neurofibromatosi NF1 e NF2
Anatomia patologica macroscopica:

NF1
-Macchie caffellatte
-Neurofibromi periferici  neurofibrosarcomi
-Lentiggini ascellari ed inguinali
-Tumori dell’iride (Noduli di Lisch)
-Gliomi

NF2
-Tumori nervo acustico bilaterali
-Meningiomi, gliomi, altre sedi

NF1: esordio dai primi mesi   NF2: esordio dopo i 20 anni

Trasmissione dominante

Mutazioni:
NF1: neurofibromina (una GAP distribuita in svariati tessuti, incluso il nervoso)
NF2: schwannomina (stabilizza il citoscheletro)
La sintesi del collageno comporta molte modificazioni
di tipo post-traduzionale  le malattie ereditarie
possono originarsi da difetti di due serie di geni:
-geni che codificano per il collageno
-geni che codificano per gli enzimi attivi negli eventi
post-traduzionali.
Risultato finale  comparsa di fibre difettose
Sintomi  a carico degli organi le cui funzioni
meccaniche dipendono più strettamente dal collageno:
-Ossa  collageno 50% del peso secco
- articolazioni (tenute insieme da legamenti fibrosi)
- cute  collageno 90% delle proteine
- grosse arterie
- valvola mitralica
- Occhi, soprattutto cristallino (mantenuto in sede da un
anello di fibre collagene)
Prevalenza: 1 caso / 20000 soggetti
                                                                   L’entità del quadro clinico è molto variabile a
                                                                   seconda del tipo di mutazione che colpisce
                                                                   uno dei due geni strutturali del procollageno
                                                                   di tipo 1 (Col 1A1 e Col 1A2).



La manifestazione clinica principale della malattia è costituita da un’estrema fragilità ossea. Accanto alla fragilità
ossea possono essere presenti sintomi a carico di altre strutture che hanno un elevato contenuto di fibre
collagene di tipo 1:
            - sclere di colore blu (perché semitrasparenti)
            - denti opalescenti e con varie anomalie
            - sordità (per difetti di trasmissione da anomalia della catena degli
              ossicini)


In tutte le forme note (sono stati descritti 4 sottotipi fondamentali) l’anomalia fondamentale è rappresentata da
una carenza di tessuto osseo.
Tipo I è il meno grave: fratture osse in età pediatrica
Tipo II è il + grave: gravi deformazioni ossee, insuff. resp., morte pre- o immed. post-natale
Osteogenesi imperfetta




Deformità ossee
Deficit accrescimento
Fratture multiple spontanee
Sordità
Dentinogenesi difettosa.
Comprendono un gruppo di disturbi, clinicamente
e geneticamente eterogeneo, derivante da difetti
nella sintesi o nella struttura del collageno.
Tutte queste sindromi (ne sono note almeno 10
varianti) hanno in comune due sintomi:
          - lassità delle articolazioni
          - propensione agli ematomi cutanei
La cute è sottile ed iperestensibile, ma ritorna a
posto perché le fibre elastiche sono normalmente
presenti.
Iperlassità di legamenti
Ipermobilità articolare
Aneurismi aortici
Emorragie interne
(intestino, utero)
N.B. insufficiente idrossilazione Lys e Pro → diminuita stabilità della tripla elica per riduzione dei
cross-links covalenti tra fibrille (tutti i tipi di collageno) (Vit.C essenziale scorbuto)
Sindrome di Marfan

Mutazione (>500) della fibrillina (FBN1, cr. 15; FBN2, cr. 5), glicoproteina che forma microfilamenti
che funge da impalcatura per l’elastina nel tessuto connettivo (particolarmente nella parete vasale e
nel cristallino).


Incidenza: 1:5.000 (la + frequente tra le malattie del “collagene”)
Trasmissione: Aut. Dom


Lussazione cristallino, dilatazione-aneurismi aorta (anche dissecante) e difetti valvolari cardiaci
(prolasso mitrale).
Arti e dita lunghi e sottili (dolicostenomelia, aracnodattilia).
Ipermobilità articolare, scoliosi.
Sindrome di Marfan




                                                    Aracnodattilia
Iperlassità legamenti




Lussazione cristallino         Aneurisma aorta ascendente
E’ la forma più comune e più grave di distrofia muscolare, con una incidenza di circa 1 su
5000 maschi. E’ trasmessa come malattia legata alla X.
Caratteristiche cliniche:
- Esordio clinico intorno ai 5 anni con debolezza muscolare (localizzata inizialmente al
cingolo pelvico) e pseudoipertrofia dei muscoli del polpaccio (per aumento del t.
connettivo e adiposo)
- Inabilità deambulatoria a 10-12 anni.
- Esito fatale intorno ai 20 anni (per
 insufficienza respiratoria, infezioni
  polmonari e scompenso cardiaco)


                                                                          PSEUDOIPERTROFIA
                                                                          DEI MUSCOLI DEL
                                                                          POLPACCIO
La distrofia muscolare di Duchenne è causata da mutazioni di un gene, situato sul
  cromosoma X, che codifica per una proteina associata con la membrana plasmatica
  delle cellule muscolari scheletriche: la DISTROFINA




                                                                   IL GENE DELLA
                                                                   DISTROFINA




LOCALIZZAZIONE DEL GENE
SUL CROMOSOMA X




                                                     MUTAZIONI DEL GENE E FORME
                                                     CLINICHE DI DISTROFIA
La DISTROFINA interagisce con altre proteine integrali di membrana per formare il
COMPLESSO DISTROFINA-GLICOPROTEINE che forma un ponte attraverso la membrana e
lega in maniera flessibile la lamina basale della matrice extra-cellulare con il citoscheletro interno
della cellula muscolare.
La funzione principale del complesso è quella di stabilizzare il sarcolemma e proteggere le fibre
muscolari dal danno legato alla contrazione muscolare.
Difetti genetici dei canali e dei recettori

E’ un’alterazione diffusa del processo secretorio che colpisce tutte le ghiandole esocrine,
sia le muco-secernenti che quelle sudoripare, sparse in tutto il corpo.


La FIBROSI CISTICA è la malattia genetica più comune fra gli individui di razza bianca:
incidenza  1 caso ogni 1500-4000 nati vivi (stima: 2-4% della popolazione è portatore
del gene patologico). E’ trasmessa come malattia autosomica recessiva.




Il gene della CF (cromosoma 7) codifica per una proteina che funziona come canale per il
cloro CFTR (CYSTIC FIBROSIS TRANSMEMBRANE CONDUCTANCE REGULATOR)
SECREZIONI MUCOSE
PARTICOLARMENTE VISCOSE




OSTRUZIONE DEI
DOTTI ESCRETORI



                          infezioni polmonari ricorrenti

                                                   steatorrea
                          insuff. pancreatica
                                                   malnutrizione

Sintomatologia            cirrosi epatica

                          ostruzione intestinale

                          infertilità maschile
Trasmissione: autosomica dominante

frequenza: 1 malato: 500 nati sani
patogenesi: gli individui malati (sia etero- che omozigoti) sono portatori di mutazioni sul gene
che codifica per il recettore delle LDL.

Sugli epatociti il recettore per le LDL è promiscuo con le IDL, quindi la sua mancanza
determina un aumento delle IDL in circolo che, non venendo direttamente rimosse, vengono
trasformate in LDL, aumentando ulteriormente il grado di ipercolesterolemia.


La mancata eliminazione delle LDL a livello epatico determina un'aumento dei livelli di LDL (e
quindi colesterolo) in circolo che a sua volta determina gravi manifestazioni cliniche
tramite recettore scavenger
dei fagociti mononucleati
Il gene per il recettore delle LDL è
situato sul cromosoma 19
La tipologia di lesioni suggerisce un rilevante ruolo dei recettori dei fagociti mononucleati




                                                  ATEROMI




           XANTOMI                                INFARTO
DIABETE INSIPIDO NEFROGENO (DIN)
Malattia recessiva, spesso legata al cromosoma X.

Gli omozigoti non rispondono affatto all'ormone
antidiuretico ADH (vasopressina).

Le femmine eterozigoti mostrano una risposta
normale o leggermente alterata all'ADH.

Mutazioni:
recettori per ADH: V2R
canali acqua: AQP (aquaporine)
DIABETE INSIPIDO NEFROGENO (DIN)




                                   G protein




                   AQP2
DIABETE INSIPIDO NEFROGENO (DIN)




                                   AQP2 funziona come omotetramero
            V2R
Sindromi primarie da insensibilità agli androgeni (AIS)
                                         Gene sul cromosoma Y



                         Gonade                                         Testicolo
                         neutra                                          fetale




                                                            Androgeni                  HAM


                                                                                Ormone
                                                                                anti-mulleriano
Sindromi primarie da insensibilità agli androgeni (AIS)
Nanismo ipofisario




 Nei bambini, la carenza di GH (diversi mutazioni del gene) determina un insufficiente sviluppo
 staturale e quindi nanismo.

 I bambini affetti sono più piccoli dei loro coetanei, appaiono più giovani anche se sono ben
 proporzionati (nanismo armonico).

 Circa un terzo di loro è anche in sovrappeso dal momento che il GH regola l'accumulo di
 grasso sottocute.

 Negli adulti, la carenza di GH determina una perdita di energia fisica ed una riduzione della
 forza muscolare, osteoporosi e spesso è presente depressione
Malattie da deficit funzionali dei lisosomi
Di fatto nessuna da eccesso funzionale (sempre ben compartimentalizzato)
Solitamente recessive: deficit enzimatici del 50% non sono patogeni
Deficit funzionali di uno delle 40 e più idrolasi acide per mutazioni geniche
Peggioramento progressivo




                                  Cervello ricco di gangliosidi   Tutti i tessuti ricchi di MPS            SRE
                                         Gangliosidosi               Mucopolisaccaridosi        Deficit enzimi macrofagici
                                         Sfingolipidosi
Sintomatologia:
        - i bambini affetti alla nascita sono normali, ma hanno ritardi nello sviluppo
        - segni neurologici
        - milza e fegato ingrossati
        - generalmente: bassa statura, ritardo mentale, cecità, sordità, disfunzioni
          cardiache e muscolari, opacità corneale, etc…


Organi e tessuti più colpiti  i sovraccarichi di substrato più importanti si verificano là
dove è normalmente più attivo il metabolismo del substrato stesso

Substrati/prodotti piccoli o diffusibili  malattia sistemica
Macromolecole malattia limitata ad un organo o distretto
Conseguenze per le cellule:
       - i segni della disfunzione cellulare sono particolarmente evidenti nel SNC
          l’accumulo si verifica nei neuroni, ma viene anche bloccato lo sviluppo
         della mielina
       - rigonfiamento cellulare  atrofia da compressione
       - danno da enzimi lisosomiali liberati durante la fagocitosi  rigurgito
       - segni di iperattività lisosomiale generalizzata (compenso?)
• Sfingolipidi = ceramide + X
         ceramide = base azotata a catena lunga
         (sfingosina) + acido grasso (>20 C)
• Sfingoglicolipidi – X = zuccheri
         – Cerebroside = Ceramide + Glc o Gal
         – Globoside = Cerebroside + zuccheri
         – Ganglioside = Cerebroside + zuccheri + acido sialico
         – Solfatide = Cerebroside + zuccheri + SO4
• Sfingofosfolipidi – X = fosfato + alcol aminato
         – Sfingomielina = Ceramide + fosfato + colina
SFINGOLIPIDOSI



 Esosaminidasi -β subunità    GM1 ganglioside β galattosidasi




          α-galattosidasi A   Esosaminidasi -α subunità




       Glucocerebrosidasi     Galattosilceramidasi




           Sfingomielinasi    Arilsulfatasi A

                              Ceramidasi acida
Malattia di Fabry

Malattia ereditaria legata al cromosoma X,
 caratterizzata da difetto del catabolismo dei
 glicosfingolipidi per una attività deficitaria dell’
 α-galattosidasi A (α-Gal-A).

Il deficit enzimatico causa un progressivo
   accumulo di globotriaosilceramide (GL-3) e
   glicosfingolipidi correlati nei lisosomi delle
   cellule endoteliali e, in minor grado, delle
   cellule epiteliali, periteliali e cellule muscolari
   lisce
Malattia di Fabry

Difetto genetico
Il gene di α-Gal A è stato isolato, sequenziato e
localizzato sul cromosoma X ( regione q22.1).
Sono state identificate oltre 200 mutazioni
  (duplicazioni, delezioni, missenso, nonsenso,
  trasposizione, mutazioni complesse).
Malattia di Fabry

Inizio nella infanzia o adolescenza con crisi
   periodiche dolorose alle estremità (acroparestesie),
   comparsa di lesioni cutanee vascolari
   (angiocheratomi), ipoidrosi e caratteristiche opacità
   corneali e lenticolari.

Può essere presente proteinuria, ma la insufficienza
  renale si verifica nella terza-quarta decade di vita.
Malattia di Fabry
Acroparestesie
Dolore urente alle estremità della durata da pochi minuti
  ad alcuni giorni, generalmente scatenato da
  esercizio, stress emozionali, brusche variazioni di
  temperatura. Attacchi di dolori addominali possono
  simulare un’ appendicite. Le crisi si riducono con
  l’età.

Angiocheratomi
Angectasie di colore scuro, più frequenti fra ombelico e
  ginocchia (distribuzione a “costume da bagno”),
  possono interessare il pene e lo scroto, essere
  presenti sulla mucosa orale e congiuntivale.

Anidrosi/ipoidrosi costantemente presenti.
Malattia di Fabry

Manifestazioni cardiache e cerebrovascolari
I maschi affetti sviluppano manifestazioni cardiache
  nella età media : ipertrofia ventricolare sn,
  valvulopatie, alterazioni della conduzione sono i
  reperti più precoci.

Le manifestazioni cerebrovascolari comprendono:
  trombosi, TIA, aneurismi delle arterie basilari,
  convulsioni , emiplegia, emianestesia, afasia,
  alterazioni labirintiche, emorragia cerebrale.
Malattia di Fabry

Manifestazioni oculari
Nei maschi affetti e nella maggior parte delle
  femmine portatrici si osserva una tipica
  opacità corneale, visibile alla lampada a
  fessura (cornea “verticillata”)
Depositi granulari nella capsula anteriore della
  lente, sottocapsulari, sono presenti nel 30%
  dei maschi (cataratta di Fabry).
Dilatazione aneurismatica e tortuosità dei vasi
  congiuntivali e retinici.
Malattia di Fabry

Le inclusioni cellulari, descritte con varia
  terminologia (corpi zebrati, figure mieliniche,
  strutture osmiofile verticillate, inclusioni osmiofile,
  ecc.) sono pressocchè costantemente all’ interno
  dei lisosomi, circondate da una singola
  membrana. Più raramente si trovano libere nel
  citoplasma. Sono rotondeggianti e composte da
  strati concentrici di lamelle dense con aspetto “a
  buccia di cipolla”, od ovali in densi strati paralleli.
  Le lamelle hanno una periodicità di 3,9-9,8 nm.
Malattia di Fabry




Cellule glomerulari contenenti vacuoli vuoti
 (frecce) “favo di miele” sia su cellule epiteliali
 che endoteliali
Malattia di Fabry




Microscoopia Elettronica. Depositi di glicosfingolipidi
  in una cellula epiteliale viscerale.
Malattia di Fabry




Microscopia elettronica. Strutture mieliniche
  e corpi zebrati (freccia).
E’ dovuta all’assenza ereditaria dell’enzima SFINGOMIELINASI
La sostanza che si accumula (spec. nei macrofagi e nel t. nervoso) è la SFINGOMIELINA




LISOSOMI NELLA MALATTIA DI NIEMAN-PICK
OSSERVATI AL M. E.
Enzima deficitario  β-glucocerobrosidasi   Accumulo  glucosil-cerebrosidi




                                            TIPICA CELLULA DI GAUCHER INFARCITA DI LIPIDI
Enzima deficitario  esosaminidasi A                  Accumulo  Ganglioside GM2

                                                                   opacizzazione degli strati
                                                                   retinici interni attorno alla
                                                                   fovea e smascheramento
                                                                   del colore rosso della
                                                                   circolazione coroideale




                     NEURONI INGRANDITI E RIPIENI DI GANGLIOSIDI
2 mutazioni diverse
 allo stesso gene

 Legata alla X



mutazioni a geni diversi
determinano patologie simili
Enzima deficitario  α-L-iduronidasi                   Accumulo  mucopolisaccaridi acidi




                                – Facies grossolana (“gargoyle”)
                                – Epatosplenomegalia
                                – Disostosis multiplex (ispessimento
                                ossa lunghe, costole, ossa del cranio)
                                – Ritardo mentale
                                – Opacità corneale
                                – Sordità




                                                                         Gargoilismo
METABOLITA
TOSSICO PER
IL SNC
Fenilchetonuria (iperfenilalaninemia)
Malattia metabolica a carico del metabolismo delle proteine (aminoacido
essenziale: fenilalanina).
Incidenza media di 1:9000 (1:5000 nelle isole); ma incidenza IN AUMENTO!

Grave: non trattata precocemente conduce, nelle sue forme più severe, a ritardo
psicomotorio irreversibile, ma, se diagnosticata alla nascita (quindi in fase pre-
clinica), l’evoluzione clinica sfavorevole può essere prevenuta con una dieta a
ridotto e controllato apporto di fenilalanina…


98% dei casi: deficit di fenilalanina-idrossilasi.
2% dei casi: da deficit del suo cofattore, BH4, a prognosi ancora più severa.
Patogenesi:
1)interferenza competitiva con trasporto aminoacidi al cervello
2)Inibizione sintesi neurotrasmettitori
3)Alterazioni metaboliche
Il gene PHA
   Il gene PAH contiene 13 esoni ed è lungo 90 kilobasi
    [Scriver 2001];
   E’ localizzato sul cromosoma 12q23.2
   La sequenza del genoma codifica per un RNA messaggero
    maturo di 2.4 [Kwonk 1985, Konecki 1992].
   Sono stati identificati 31 differenti polimorfismi che causano
    minori alterazioni della sequenza genica, ognuno dei quali si
    ritiene che sia neutrale rispettol’efftto sulla produzione della
    proteine [Waters 1998].
 304 sostituzioni nucleotidiche (missense/nonsense)
   58 sostituzioni nucleotidiche (splicing)
   51 piccole delezioni
   14 grandi delezioni
 Segni caratteristici :
 capelli biondi,cute
 chiara, ritardo
 mentale
Soggetto trattato dalla
nascita:
Pelle e capelli chiari
Assenza di ritardo
mentale
Normale prospettiva di
vita
Gravidanze normali se
in dietoterapia
Fenilchetonuria materna
Effetti teratogeni di una malattia metabolica materna:

Poliabortività
IUGR
Microcefalia
Ritardo mentale
Malformazioni (labiopalatoschisi, cardiopatie congenite, malformazioni gastrointestinali)
Tirosinemia



                                             Fumarato
   Tirosina
              fumarilacetoacetato idrolasi   Acetoacetato




  Metaboliti tossici
  Epatomegalia, Cirrosi epatica
  Disfunzione renale tubulare
Alcaptonuria (ocronosi)


Accumulo di acido omogentisico (pigmentazione scura)

Liberazione urinaria
Deposito in molti tessuti (sclera, tendini, cartilagini articolari)
Artropatia
Albinismo


Due forme:
-tirosinasi positivo: mutazione gene p (trasporto tirosina)
-tirosinasi negativo: assenza tirosinasi (alterazioni oculari + gravi)
Galattosemia



                                             GALT




>140 mutazioni  deficit enzimatico
Patogenesi: probabile tossicità di gatattosio-1-P, UDP-glucosio, galattiolo etc…

Quadro clinico variabile connesso all’entità del deficit enzimatico
Galattosemia
Tossicità metabolica:
-Epatotossicità  degenerazione grassa  cirrosi epatica
-Accumulo galattosio nel cristallino  cataratta
-Tossicità SNC  perdita cellule nervose, gliosi, edema (cervelletto, nuclei olivari midollo)

Disturbi gastroenterici all’inizio della lattazione
Cataratta precoce
Sintomi neurologici entro i 12 mesi di vita

Dieta senza galattosio
L’emoglobina: 4 catene polipeptidiche (2 α e 2
                          β) cui sono legati 4 gruppi EME che si
                          combinano con l’ossigeno.
                          HbA (emoglobina normale adulto) α2β2
                          HbF (emoglobina fetale) α2γ2
                          HbA2 (2% Hb adulto) α2δ2


                          catena α  141 aa       catena β  146 aa



                  mutazione puntiforme geni per le catene
                  globiniche  sintesi di una emoglobina anomala
                  es. ANEMIA FALCIFORME

EMOGLOBINOPATIE

                  ridotta sintesi delle catene globiniche normali
                  es. TALASSEMIE
STASI
OCCLUS. VASI
IPOSSIA
ANEMIA
Gene mutato in omozigosi
                                              ⇓
                                     Emoglobina anomala
                                              ⇓
                          Precipitazione di HBS in condizioni deossi




   Emolisi                      Aggregazione eritrocitaria ed                    Accumulo
                                     occlusione vasale                            splenico



Affaticabilità   Anemia   Scompenso       Dolore e      Danno          Danno altri     Danno
                           cardiaco        febbre      cerebrale         organi       splenico



Compromissione       Paralisi               Polmonite ed        Reumatismi      Insufficienza
funzioni mentali                            altre infezioni                        renale
VASCULITI
Le TALASSEMIE sono delle anemie ipocromiche ereditarie
Sintesi assente o deficitaria di una o più catene polipeptidiche della globina.


Ne esistono due forme principali, talassemia α e talassemia β, determinate rispettivamente
da mutazioni dei geni per la catena α o per la catena β.


Base molecolare  delezione o mutazione del gene strutturale o di geni regolatori.
MECCANISMI MOLECOLARI CHE PRODUCONO
            LE TALASSEMIE
                      1.   Delezione genica (per lo
                           più α Tal)
                      2.   Mutazione della regione
                           “promoter”


                      3.   Anomalie dello splicing
                      4.   Mutazione del segnale di
                           poliadenilazione


                      5.   Interruzione prematura
                           (Mutazione non senso e
                           frameshift)
                      6.   Emoglobine instabili
a°, b° = sintesi assente
a+, b+ = ridotta sintesi
Nella talassemia β la carenza di Hb A può essere
                                        parzialmente compensata da un’aumentata
                                        sintesi di emoglobina fetale.

La talassemia α è più grave
perché tutti i tipi di emoglobina
contengono catene α.




       IDROPE FETALE
                                    L’ Hb F però ha una maggiore affinità per l’ O 2 rispetto alla
                                    Hb A  lo cede con maggiore difficoltà ai tessuti.
CLINICA DEL MORBO DI COOLEY




Epato-splenomegalia ingravescenti
GLUCOSIE-6-PHOSPHATE DEHYDROGENASE; G6PD - FAVISMO

X-linked (10% popolazione mondiale)

Alta frequenza in Africa, Mediterraneo ed Asia

maschi emizigoti e femmine omozigoti

espressione variabile in femmine eterozigoti (inattivazione casuale cromosoma X)

protezione nei confronti della malaria

   Classe 1: Deficit enzimatico con anemia emolitica cronica non sferocitica
   Classe 2: Grave deficit enzimatico (< 10%)
   Classe 3: Lieve deficit enzimatico (10-60%)
   Classe 4: Lievissimo deficit enzimatico (60%)
   Classe 5: Aumentata attività enzimatica
GLUCOSE-6-PHOSPHATE DEHYDROGENASE; G6PD - FAVISMO


Clinica :
   Splenomegalia
   Colelitiasi
   Colecistiti
Sangue:
   Anemia congenita non sferocitica
   Anemia emolitica episodica
   Anemia normocitica e normocromica
   Favismo
   Anemia emolitica da farmaci (sulfonamidi, fenacetina, etc)
Lab :
   Deficit di Glucose-6-phosphate dehydrogenase (g6pd)
   Fragilità osmotica normale
GLUCOSE-6-PHOSPHATE DEHYDROGENASE; G6PD - FAVISMO


                                      Sostanze che scatenano la crisi
                                      emolitica (esempi):


                                      - Fave (DOPA-chinone)
                                      - primachina (farmaco antimalarico)
GLUCOSE-6-PHOSPHATE DEHYDROGENASE; G6PD - FAVISMO

   La scarsa attività enzimatica riduce la disponibilità di NADPH,
    indispensabile a glutatione-reduttasi per rigenerare GSH da GSSG.

   In carenza di GSH, Hb suscettibile a stress ossidativi (farmaci):
    ossidazione dei gruppi SH di cisteina, distacco di EME e
    precipitazione di globina corpi di Heinz.

    I corpi di Heinz rendono rigido il GR che resta intrappolato nei
    capillari splenici ed emolizza.

   Alcuni GR perdono corpo di Heinz e parte di membrana e tornano in
    circolo.

   Nei casi più gravi emolisi intravascolare anche extra-splenica.

   I GR più giovani hanno > corredo enzimatico e sono più resistenti
    all’ emolisi.
SFEROCITOSI EREDITARIA o malattia di Minkowsky-Chauffard


 EZIOLOGIA: difetto intrinseco del citoscheletro della membrana degli eritrociti ereditato
 come carattere autosomico dominante.




La SE è stata riscontrata in molte razze.
USA ed Europa: incidenza di 1:5000.
La SE ha nel 75% dei casi carattere autosomico dominante.
Nel restante 25% si è ipotizzata o una trasmissione di tipo recessivo, o l’insorgenza di nuove
mutazioni.
SFEROCITOSI EREDITARIA o malattia di Minkowsky-Chauffard

PATOGENESI
La forma sferica dell’eritrocita appare il risultato di un difetto fondamentale dello scheletro di
membrana, il difetto primario non è noto con certezza. Le proteine carenti chiamate in
causa nella patogenesi della SE sono quattro: spectrina, anchirina (con deficit
secondario di spectrina), banda 3, proteina 4.1.




•La spectrina è la principale proteina del citoscheletro di membrana e consta di 2 catene
polipeptidiche α e β a formare un dimero elicoidale. I singoli dimeri rappresentano gli elementi
di un’estesa rete di collegamento con altre proteine del citoscheletro (difetto + comune).
•L’anchirina costituisce un ponte tra le molecole di spectrina e la proteina banda 3 che funge
da trasportatore di ioni Cl- e HCO3-
•La proteina 4.1 collega la spectrina alla glicoforina
SFEROCITOSI EREDITARIA o malattia di Minkowsky-Chauffard

Il deficit di spectrina è accompagnato da ridotta stabilità di membrana e da perdita
spontanea di frammenti della membrana cellulare eritrocitaria quando le cellule
sono sottoposte alle sollecitazioni che incontrano in circolo.

Forma sferica  ≠ proprietà della membrana eritrocitaria
                                      ⇓
normalmente il globulo rosso riesce a deformarsi aumentando anche del 230% la
propria lunghezza (indispensabile quando deve passare attraverso i cordoni di
Billroth ed entrare nei sinusoidi splenici che hanno dimensioni inferiori di 2-3 μm)
                                      ⇓
gli sferociti non riescono a deformare la propria membrana e sono più sensibili agli
stress osmotici
SFEROCITOSI EREDITARIA o malattia di Minkowsky-Chauffard
IMMUNODEFICIENZE PRIMITIVE
Caratteristiche cliniche del deficit
    congenito dell’immunità cellulare
 Inizia subito dopo la nascita
 Difficoltà nella crescita e sviluppo
 Infezioni con opportunisti, virus, funghi,
  protozoi, micobatteri
 Candidiasi “intrattabile”
 Diarrea e malassorbimento
Caratteristiche cliniche del deficit
    congenito dell’immunità umorale
 Iniziodopo i 6 mesi (perdita delle Ig
  materne)
 Infezioni respiratorie ricorrenti
 Gravi infezioni (meningiti, sepsi)
  batteriche (Haemophilus, Streptococco
  pneumoniae, Stafilococchi)
 Infezioni da Giardia lamblia (diarrea)
 Crescita e sviluppo normali
Agammaglobulinemia X-linked (Bruton)

   Difetto nella tirosina-kinasi (di Bruton- Btk) che trasduce il
    segnale del recettore delle cellule pre-B essenziale per
    completare la maturazione

   Blocco della maturazione dei B linfociti (incapacità sintesi
    catene leggereaccumulo catene pesanti)

   Quasi assenza di B linfociti circolanti e nei tessuti linfoidi

   Panipogammaglobulinemia

   Inizio delle infezioni dopo i primi 6 mesi (scomparsa
    anticorpi materni circolanti)
Agammaglobulinemia X-linked (Bruton)
      manifestazioni cliniche
 Infezioni respiratorie ricorrenti
 Spesso gravi sinusiti, otiti, bronchiectasie
 Batteri: Streptococcus pneumoniae,
  Haemophilus, Stafilococcus, Pseudomonas
 Diarrea da Giardia lamblia
 Nei non trattati artriti da Mycoplasmaartriti
 Patologie autoimmunitarie
Bronchiectasie in un adulto con X-linked
        agammaglobulinemia
Severe combined immunodeficiency
   (SCID)
 Incidenza   :   1: 50-100000 (Forme recessive o
  X-linked)
 Diversi difetti cromosomici, genici, enzimatici
 In comune vi è un basso n° di T linfociti maturi
 I B linfociti, pur in n° normale-alto, sono non

  funzionanti per mancata cooperazione con i T
 Morte    entro 1-2 anni per infezioni da
  opportunisti, virus (a meno di trapianto di
  midollo)
Caratteristiche del difetto dei T linfociti
                nella SCID
 Più frequente (50-60 %): Mutazioni (X-linked)
  nel gene che codifica IL-2 R γ catena (che è
  in comune con il recettore di numerose
  citochine, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, indispensabili
  per la maturazione dei T linfociti)
 Deficit  di ADA (autosomica recessiva)
  (accumulo di adenosina tossica per i linfociti
  immaturi, specie i T)
Caratteristiche del difetto dei T linfociti
         nella SCID (mutazioni meno frequenti)


-Mutazioni geni RAG  impedito il riarrangiamento somatico recettoriale

-Mutazioni gene Jak3  nessuna trasduzione dalla subunità γ recettoriale

-Mutazioni che compromettono l’espressione di MHC classe IIblocco sviluppo CD4
SCID
              manifestazioni cliniche
 Infezioni precoci respiratorie e intestinali :
  polmonite interstiziale da PC, diarrea,
  candidiasi orale “intrattabile”
 Infezioni da Aspergillo
 Infezioni da germi intracellulari: Listeria,
  Legionella
 Conseguenze catastrofiche di vaccinazioni
  con vaccini vivi
 GVHD in seguito a trasfusioni (da evitare !)
Sindrome di Di George

 Insufficiente  sviluppo del III e IV arco branchiale
  con ipoplasia di timo e         paratiroidi, anomalie
  cardiache (tronco comune), e facciali (micrognazia,
  ipertelorismo etc)
 Difetto genetico autosomico dominante: delezione
  interstiziale 22q11
 Gravità clinica varia: da grave a parziale linfopenia
  con moderata immunodeficienza
S. di Di George
micrognazia, inserzione bassa delle
orecchie, frenulo nasale corto
Iper-IgM

 ↓↓   IgA IgG
 ←↑ IgM (l’aumento è legato all’espansione
  policlonale della sintesi IgM in risposta
  all’infezione)
 N° normale di B linfociti circolanti (blocco delle
  switch da IgM alle altre classi)
 Forma X-linked: difetto nel gene che codifica per
  CD40 ligando (CD154) blocco switch isotipico e
  attivazione macrofagi nell’immunità cellulo-mediata
CARATTERISTICHE GENERALI DELLE

               MALATTIE DA TRIPLETTE RIPETUTE
1) LE MUTAZIONI SONO CARATTERIZZATE DALL’ESPANSIONE DI UNA
    SEQUENZA RIPETUTA. NON IN TUTTI I CASI LA SEQUENZA E’
    COSTITUITA DA TRIPLETTE.


2) IN TUTTI I CASI LA MUTAZIONE CHE ALTERA LA FUNZIONE DEL GENE
    CONSISTE IN UN’ESPANSIONE DI UN MOTIVO RIPETUTO.
    - In generale le espansioni diventano instabili quando superano una certa soglia e
    tendono ad espandersi ulteriormente. Ciò interferisce con la normale funzione del
    gene.
    - La predisposizione a subire un’ulteriore espansione dipende fortemente dal sesso
    del genitore che la trasmette.


3) LE MUTAZIONI POSSONO ESSERE DIVISE IN DUE GRUPPI:
-   Mutazioni che colpiscono regioni non codificanti del gene  ridotta trascrizione o
    traduzione del gene  perdita di funzione
-   Mutazioni che colpiscono gli esoni  i geni vengono trascritti ma le proteine
    acquistano nuove funzioni (es. possono legarsi ad altre proteine inibendone la
    funzione)
Sindrome della X fragile


E’ IL PROTOTIPO DELLE MALATTIE LA CUI MUTAZIONE E’ CARATTERIZZATA
DALL’AMPLIFICAZIONE DI UNA LUNGA SEQUENZA COSTITUITA DA TRIPLETTE
RIPETUTE.


Frequenza maschi malati: 1/1550  è la seconda causa genetica di ritardo mentale




Fenotipo:
            - ritardo mentale grave
            - faccia allungata con mandibola larga
            - grandi orecchie a sventola
            - testicoli ingrossati (macrorchidismo)
A LIVELLO GENETICO LA MALATTIA E’ CARATTERIZZATA DA UNA PARTICOLARE
ANOMALIA CITOGENETICA INDUCIBILE (se le cellule vengono coltivate in un mezzo
privo di folati) E IN UNA MUTAZIONE DEL GENE FMR-1 (FMR = Familiar Mental
Retardation).




                                “SITO FRAGILE”  discontinuità di colorazione o
                                costrizione del braccio lungo del cromosoma X (il
                                cromosoma appare “rotto” in un punto preciso).
Gene FMR-1 (situato in Xq27.3)  è caratterizzato dalla presenza nella regione 5’ non
                           tradotta di una serie di ripetizioni allineate di una sequenza
                           CGG ipermetilazione flanking regionssilencing, fragilità




                                           FMRP  regolazione ± traduzione specifici mRNA
Regione 5’ del gene FMR-1

INDIVIDUI NORMALI  piccolo numero di ripetizioni della
sequenza
                           CGG (da 6 a 46, media 29).




MASCHI CHE TRASMETTONO alle figlie  da 50 a 230 ripetizioni
                                               (pre- mutazione)
FEMMINE PORTATRICI


N.B. I figli maschi non ereditano la X dal padre


INDIVIDUI MALATI  da 230 a 4000 ripetizioni
I maschi portatori della pre-mutazione la trasmettono alla prole
                    senza importanti fenomeni di amplificazione


     Se però la pre-mutazione è trasmessa attraverso una femmina portatrice
      allora vi è una probabilità molto alta di avere un’amplificazione notevole
      si ha quindi ritardo mentale nella max parte della discendenza maschile
                           e nel 50% di quella femminile




       DURANTE L’OOGENESI LE PRE-MUTAZIONI POSSONO ESSERE
      CONVERTITE IN MUTAZIONI COMPLETE PER AMPLIFICAZIONE
        DELLE TRIPLETTE RIPETUTE, MENTRE CIO’ NON SI VERIFICA
                        DURANTE LA SPERMATOGENESI



                        amplificazione
PRE-MUTAZIONE                                        MUTAZIONE COMPLETA
MALATTIA NEUROLOGICA DESCRITTA NEL 1872 DAL MEDICO
                   AMERICANO GEORGE HUNTINGTON CHE NE INDIVIDUO’ LE TRE
                   CARATTERISTICHE PRINCIPALI:

                             - insorgenza in età adulta (fra i 30 e i 50 anni)

                             - ereditarietà (autosomica dominante a penetranza completa)

                             - tendenza alla demenza e al suicidio




MOVIMENTI COREICI  movimenti involontari, ad insorgenza improvvisa, irregolari,
asimmetrici, afinalistici, che interessano gruppi di muscoli la cui contrazione provoca
movimenti di breve durata di uno o più segmenti scheletrici a tipo di scatti improvvisi.
Sono presenti sia a riposo che nel compimento di atti volontari, sono accentuati dalle
emozioni e dal freddo, scompaiono nel sonno.
Anatomia patologica  processo atrofico-degenerativo che interessa la
                      corteccia e i gangli della base ( corpo striato)


         corteccia  deficit psichici


         striato  ipercinesia coreica
Il gene per la CH è situato sul cromosoma 4 (4p16.3) e codifica per una proteina con pm =
348 kD chiamata huntingtina.


          gene normale  da 11 a 34 copie della tripletta CAG (codificante per
                             una regione di poliglutamina)


          gene mutato  il n° di replicazioni della tripletta è aumentato


Una delle principali conseguenze della
mutazione consiste in un’anomala degradazione
proteolitica       della  huntingtonina      con
conseguente formazione di frammenti peptidici
che possono essere responsabili di vari disturbi
a livello cellulare APOPTOSI.

N.B. Essa è cruciale nel meccanismo d i
trasporto vescicolare assonico  BDNF
(Brain Derived Neuronic Factor). Questo,
prodotto dalla corteccia cerebrale, è un
composto che mantiene in vita i neuroni
evitandone l'apoptosi
Huntingtonina




                Anomala localizzazione nucleare e
                degradazione della proteina mutata.
Malattie con
Eredità Mitocondriale
I genomi dei mitocondri e dei cloroplasti sono circolari, con DNA a doppia elica

Nell’uomo: 13 polipeptidi, 22 tRNA e 2 rRNA
Oltre il 90% dell’energia utilizzata nell’organismo è
              prodotta nei mitocondri
Il mtDNA ha un’elevata percentuale di mutazione, 5-10
volte superiore rispetto al DNA nucleare, è più sensibile al
danno ossidativo e viene trasmesso esclusivamente per via
  materna in quanto, al momento della fecondazione, il
 contributo citoplasmatico, inclusi i mitocondri, proviene
                esclusivamente dall'ovocita
I mitocondri sono presenti in tutti i tessuti, quindi, le malattie
      mitocondriali, possono colpire qualsiasi organo
Caratteristiche del mtDNA

• Poliplasmia: in ogni cellula sono presenti numerosi mitocondri ed
ogni mitocondrio contiene multiple copie di mtDNA

• Eteroplasmia: coesistenza nella stessa cellula o nello stesso
tessuto di mtDNA “wild type” e mutante

• Effetto soglia: una certa quantità di mtDNA mutante è necessaria
per causare un deficit della OXPHOS e, quindi, espressione
fenotipica della mutazione

• Segregazione mitotica: ad ogni divisione cellulare la proporzione
di mtDNA mutato può cambiare influenzando il fenotipo.

• Trasmissione matrilineare: al momento della fertilizzazione tutto
il mtDNA deriva dall’oocita
Ulteriori elementi di complessità:
Mutazioni geni nucleari codificanti per proteine mitocondriali
Mutazioni geni nucleari per subunità dei complessi della catena respiratoria
Mutazioni geni nucleari per fattori di assemblaggio dei complessi della catena respiratoria
Mutazioni geni nucleari che alterano la stabilità del mtDNA
La non disgiunzione dei cromosomi 21 può anche verificarsi
durante la divisione mitotica. Se questo avviene durante le prime
divisioni cellulari dello zigote si può avere la formazione di un
individuo con MOSAICISMO cromosomico.
Mosaicismo
La sindrome di Down può anche essere il risultato di una
traslocazione fra il cromosoma 21 e il cromosoma 14.
Esiste un’importante correlazione positiva fra età della madre (ma
non del padre) e probabilità di avere un figlio affetto da sindrome
di Down  il fenomeno della non disgiunzione meiotica si
verifica più frequentemente durante la gametogenesi femminile.
MALATTIE CITOGENETICHE DA ALTERAZIONI DEI
                CROMOSOMI SESSUALI


Sono molto più frequenti di quelle dovute ad alterazioni degli autosomi (= sono più
tollerate)
Motivi:
- Inattivazione di tutti i cromosomi X tranne uno (ipotesi di M. Lyon) [cromosoma X inattivato
 corpo di Barr]
- Piccola quantità di materiale genetico sul cromosoma Y


Caratteristiche generali:
- IN GENERALE CAUSANO PROBLEMI LIEVI E CRONICI CORRELATI CON LO
SVILUPPO SESSUALE E LA FERTILITA’
- SPESSO E’ MOLTO DIFFICILE FARE UNA DIAGNOSI ALLA NASCITA, IN MOLTI CASI
E’ POSSIBILE SOLO AL MOMENTO DELLA PUBERTA’
- IN GENERALE, SIA NEI MASCHI CHE NELLE FEMMINE, PIU’ ALTO E’ IL NUMERO
DELLE X MAGGIORE E’ LA PROBABILITA’ CHE SI ABBIA RITARDO MENTALE
LA SINDROME DI TURNER
       (45,X0)
LA SINDROME DI TURNER
       (45,X0)
Sindrome di Turner
 Il gene SHOX (short stature homeobox
  containing gene)
 Il gene SHOX gioca un ruolo fondamentale
  nel controllo della crescita, viene espresso in
  modo molto evidente negli arti del feto
 E’ un homeobox sul cromosoma X
Sindrome di Turner
coinvolti vari organi ed apparati
• Linfatico
• Cardiaco
• Renale
• Oculare
• Orecchio
• Cute
• Osteoarticolare
• Osso
• Ovaie
• Psicologico
Incidenza dei fenotipi della S. di Turner

Bassa statura 100%
Sterilità 98%
Ipogonadismo primario 95%
Osteoporosi 50%
Cubito valgo 45%
Basso impianto dei capelli 40%
Intolleranza glucidica 30-40%
Ipertensione arteriosa 25-40%
IV metacarpo corto 35%
Palato ogivale 35%
Reni dismorfici 35%
Ipotiroidismo (Tiroidite autoimmune) 35%
S. di Turner

Linfedema       Displasia ungueale   Pterigio del collo
LA SINDROME DI KLINEFELTER
         (47, XXY)
TRISOMIA X (47, XXX)
Sindrome del “cri du chat” – Delezione 5p




             Mappatura fenotipica
Sindrome del “cri du chat”
Letture consigliate
www.pubmed.org
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=omim



Pontieri “Patologia Generale” Piccin Nuova Libraria S.p.A.




Robbins “Le basi patologiche delle malattie” 7.a Ed. Elsevier Italia




Rubin “Patologia” 2006 Casa Editrice Ambrosiana

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  • 1. PATOLOGIA EREDITARIA E CONGENITA PATOLOGIA CONGENITA NON EREDITARIA PATOLOGIA CONGENITA GENETICA
  • 2. ANOMALIE CONGENITE E' generalmente accettato che il 5% di tutti i nati possa avere un difetto congenito. Con questa definizione s'intende non solo un'alterazione anatomica o strutturale, ma anche un difetto metabolico o funzionale (compreso il ritardo mentale) causato da una anomalia genetica o da un agente chimico, fisico o infettivo che agendo in fase prenatale determina un danno permanente alla salute del soggetto, è presente alla nascita (non necessariamente manifesta) ed è tale da necessitare di un intervento medico Nel 25% dei casi la causa è ascrivibile a fattori genetici, mentre nel 10% è riconoscibile un fattore esterno (chimico, fisico, biologico) in grado di agire direttamente sullo sviluppo embrio-fetale, alterandolo
  • 3. CAUSE DELLE MALFORMAZIONI CONGENITE Una Malformazione Congenita può essere riferita : -AD UNA ALTERAZIONE GENETICA • insita nei gameti (prefecondazione) (paterna, materna, entrambi) • avvenuta dalla fecondazione fino alle prime cellule indifferenziate - AD UNA MALATTIA ACQUISITA BLASTOCISTICA/EMBRIO/FETALE (FATTORI AMBIENTALI INTERVENUTI DURANTE LA VITA INTRAUTERINA)
  • 4. MALATTIE GENETICHE 1) MALATTIE CROMOSOMICHEmalattie associate ad alterazioni del numero o della struttura dei cromosomi Es. : sindrome di Down (trisomia 21) 2) MALATTIE MENDELIANE  malattie dovute alla mutazione di un singolo gene che vengono trasmesse secondo le leggi di Mendel sull’ereditarietà Es. : fenilchetonuria; anemia falciforme; fibrosi cistica; talassemie. 3) MALATTIE CON EREDITA’ MULTIFATTORIALE (POLIGENICHE)  malattie influenzate sia da fattori genetici che da fattori ambientali. La componente genetica di solito è data da molti geni, ciascuno con effetto limitato. Es. : ipertensione; diabete mellito. 4) MALATTIE DOVUTE AD UN SINGOLO GENE CON PARTICOLARI MODALITA’ DI TRASMISSIONE. a) malattie da amplificazione di triplette b) malattie da mutazioni del DNA mitocondriale c) malattie la cui trasmissione è influenzata dall’imprinting genetico o dal mosaicismo gonadico
  • 5. CAUSE DI NATURA AMBIENTALE Embrio-fetopatie da fattori extragenetici PATOGENESI AMBIENTALE DURANTE LA VITA ENDOUTERINA: embriopatie nel primo trimestre di gravidanza  fetopatie nel secondo e terzo trimestre •agenti infettivi (virus, schizomiceti e protozoi, trasmessi per via ematogena transplacentare o per infezione amniotica secondaria) •agenti chimici (farmaci, sostanze tossiche come piombo, mercurio, benzolo, chinino, alcool, tabacco, droghe, ossido di carbonio, ecc. assunti accidentalmente o volontariamente durante la gravidanza) •agenti fisici (radiazioni ionizzanti, traumi) •condizioni anormali dell'ambiente uterino ( alterazioni patologiche del liquido amniotico, del cordone ombelicale o della placenta con disturbi circol. o flogistici o compressivi a carico del feto).
  • 6. CLASSIFICAZIONE ANATOMO-CLINICA DELLE MALFORMAZIONI CONGENITE I . ALTERAZIONI DELLA ORGANIZZAZIONE ASSIALE •GEMELLI CONGIUNTI O MOSTRI DOPPI •NOTOCORDO-DISRAFIE (corda vertebrale che si forma nell'uomo dal mesoderma cordale) Meningocele - Spina bifida - Mielomeningocele - Cisti epidermoidi - M.C. del cervello poster. e del midollo spinale etc.) •ENCEFALO-MIELO-DISRAFIE " encefalo-arafie“ (anencefalia) "mielo-arafie" ( il difetto di chiusura è in genere nella parte caudale, spina bifida aperta o mielomeningocele ulcerato, etc) II. ALTERAZIONI DELLA MORFO-ORGANOGENESI •M.C. DELLA TESTA E DEL COLLO •M.C. DEL TORACE •M.C. DELLA PARETE ADDOMINALE •M.C. DELL'APPARATO DIGERENTE •M.C. DEL POLO CAUDALE •M.C. DELL'APPARATO URO-GENITALE •M.C. DEGLI ARTI •M.C. DEL SISTEMA LINFATICO
  • 7. CLASSIFICAZIONE DELLE MALFORMAZIONI CONGENITE -Agenesia (completa di un organo, di parte dello stesso, di alcune cellule specifiche) -Aplasia (assenza di un organo con persistenza del suo abbozzo) -Ipoplasia (ridotto sviluppo di un organo; es. micrognazia, microcefalia, etc.) -Anomalie disrafiche (mancata unione) -Difetti di involuzione (persistenza di strutture embro-fetali; es. dotto tireoglosso) -Difetti di divisione (es. sindattilia) -Atresia (formazione incompleta di un lume; es. esofago) -Displasia (istogenesi anomala; es. sclerosi tuberosa dell’encefalo) -Ectopia (organo situato al di fuori della sua sede fisiologica) -Distopia (ritenzione di un organo nella sede dello sviluppo)
  • 8.
  • 9. CLASSIFICAZIONE DELLE MALFORMAZIONI CONGENITE -Effetto politopico (la noxa colpisce più organi in fase critica di sviluppo) -Effetto monotopico (singola anomalia  cascata di eventi patogeni) -Anomalie sequenza dello sviluppo (anomalie complesse con patogenesi comune) COMPLESSO DI POTTER
  • 10.
  • 11.
  • 12. PATOGENESI DELLE MALFORMAZIONI CONGENITE -Annessi embrionali: circolazione feto-placentare e sua permeabilità -Strutture embrionali più vulnerabili: cresta neurale ed ectoderma -Mutazioni geniche e cromosomiche somatiche -Regolazione trascrizionale: estrogeni e progestinici, ac. retinoico -Livello sopramolecolare: citoscheletro, mol. adesione e regolazione della migrazione -Alterazioni regolazione apoptosi
  • 13. PATOGENESI DELLE MALFORMAZIONI CONGENITE – GENI IMPLICATI NELLA MORFOGENESI Geni homebox (HOX) sequenza conservata - DNA binding - attivazione sequenziale morfogenesi arti, vertebre, struttura craniofacciali (TGF e FGF) Geni pairedbox (PAX) sequenza conservata - DNA binding  fattori trascrizionali attivi singolarmente Proto-oncogeni
  • 14.
  • 16.
  • 17.
  • 18.
  • 19.
  • 20.
  • 21.
  • 22. PREMATURITA’ - Rene, cervello, fegato - Polmone (malattia delle membrane ialine)
  • 23. PREMATURITA’ -Enterocolite necrotizzante Alimentazione  batteri ed agenti flogogeni + propensione ischemica  perforazione
  • 24. ERITROBLASTOSI FETALE -IDROPE FETALE – EDEMI LOCALIZZATI – IGROMA CISTICO (postnucale) Cause di idrope fetale
  • 25. MALATTIE GENETICHE -Genoma umano codificante: circa 30.000 geni -Proteine derivanti per splicing alternativo: circa 100.000 -Modificazioni post-traduzionali: molte di più -Differenza genetica interindividuale media: 0.1% -SNPs (in genere biallelici)
  • 26.
  • 27.
  • 28.
  • 29.
  • 30. Acondroplasia  L’Acondroplasia è la forma di nanismo più comune ed uno dei difetti genetici conosciuti da più tempo.  L’altezza media degli uomini è 131cm e delle donne è 124cm  L’incidenza nel mondo è stimata 1 a 25.000 nati, con valori 2.5 maggiori in America Latina  L’acondroplasia è una malattia della crescita ossea. Sebbene il termine “acondroplasia” significhi “senza formazione di cartilagine” il difetto non è la mancata formazione di cartilagine ma la sua mancata conversione in osso, specialmente nelle ossa lunghe
  • 31. I pazienti sono bassi e presentano arti corti con un tronco sproporzionatamente lungo, tipiche caratteristiche facciali e spesso le mani hanno una tipica configurazione a tridente.  Una megaloencefalia è presente in più del 75% dei casi. Le più importanti complicazioni riguardano la compressione del neurasse e del sistema respiratorio.
  • 32. Acondroplasia  Ha una ereditarietà di tipo autosomico dominante, ma più dell'80% dei casi è dovuto a mutazioni de novo.  La diagnosi è clinica e radiografica.  La maggior parte delle manifestazioni fenotipiche sono a carico dello scheletro anche se altri organi possono essere coinvolti.
  • 33. Acondroplasia L'ipocondroplasia ha caratteristiche simili all'acondroplasia, ma di gravità minore con un coinvolgimento craniofacciale inferiore. L'altezza può risultare ai limiti della norma e la malattia viene spesso non diagnosticata. Entrambe queste patologie sono dovute a difetti di uno dei recettori degli FGF (fibroblastgrowth factors). Almeno il 95% delle acondroplasie sono dovute a sostituzioni nucleotidiche nel codone 380 del gene per l'FGFR3 che provocano la sostituzione di una Glicina con una Arginina nel dominio di transmembrana. L'ipocondroplasia è meno omogenea: circa il 70% dei casi è dovuto alla sostituzioneN540K del gene FGFR3, mentre non si conosce la mutazione nel restante 30%.
  • 34. Malattia di Alzheimer familiare DR. ALOIS ALZHEIMER (1907) Malattia di Alzheimer Encefalo. Notare la pronunciata e diffusa atrofia, con allargamento dei solchi; le zone parietali sono relativamente risparmiate.
  • 35. “ Vi prego…non burlatevi di me. Io sono un vecchio svanito e molto sciocco. Ottant’anni e oltre, nemmeno un’ora di più o di meno. E, per parlar chiaro, temo di non avere la testa a posto. Mi pare che dovrei conoscere voi e conoscere quest’uomo, eppure sono in dubbio soprattutto perché non so che posto sia questo, e tutta l’abilità che ho non rammenta questi abiti; né so dove ho alloggiato la notte scorsa. Non ridete di me, perché, quant’è vero che sono un uomo, credo che questa signora sia mia figlia Cordelia. ” Re Lear, W. Shakespeare
  • 36.
  • 37.
  • 38. Malattia di Alzheimer: Vie neurotrasmettitoriali colpite Corteccia parietale Corteccia frontale Corteccia Occipitale Proencefalo basale Ippocampo
  • 39. Malattia di Alzheimer familiare Anatomia patologica: -Placche amiloidi -Grovigli neurofibrillari Esordio precoce (40-45 anni) o più spesso tardivo (> 65 anni)  exitus in 5-10 anni Mutazioni: -APP (proteina precursore amiloide- integrale di membrana – adesione, canali): nei siti di clivaggio proteasico  inibizione α- secretasiAβ4 formazione β-fibrille -Presenilina-1 (PS-1) favorisce l’alterazione del clivaggio di APPAβ4 -Presenilina-2 (PS-2) favorisce l’alterazione del clivaggio di APP e innesco apoptosi -ApolipoproteinaE (tre varianti alleliche  ApoE2, E3, E4): ApoE4 50-60% forme tardive iperfosforilazione Tau funge da chaperonina per Aβ4facilitazione formazione β-fibrille -α-1 antichimotripsina e α2-Macroglubulina
  • 41. Sviluppo dei Gomitoli Neurofibrillari (GN) La proteina Tau iperfosforilata neurone inibisce l’assemblaggio dei microtubuli e si autoassembla in doppi filamenti elicoidali all’interno dei neuroni proteina tau anomala (non mutata) La proteina tau e i doppi filamenti microtubuli elicoidali promuovono anche la formazione di placche neuritiche L’accumulo di I doppi GN fosfati nella filamenti proteina tau elicoidali si Il conduce alla accumulano nel neurone formazione di neurone e va doppi filamenti producono i GN incontro elicoidali a morte !
  • 42.
  • 43.
  • 44.
  • 45. Malattia di Parkinson familiare Anatomia patologica: -Perdita neuroni dopaminergici e gliosi a livello della substantia nigra -Inclusioni ialine nel citoplasma (Corpi di Lewy) Tremore a riposo, miotonia, bradicinesia Mutazioni: −α-sinucleina (PD1)  assume configurazione fibrillare + stress ossidativo Corpi di Lewy -Parkina (PD2) ridotto legame funzionale con ubiquitinaaccumulo proteine non degradate -Ubiquitina carbossi terminale idrossilasi (PD4) accumulo proteine -Altre
  • 46.
  • 47. METABOLISMO DELLA DOPAMINA
  • 49. α -sinucleina (SNCA) PARK1  4q21-23  7 esoni  140 aa  α-, β-, e γ-sinucleina  a livello presinaptico: possibile regolatore negativo della neurotrasmissione dopaminergica  Mutaz. missenso : 209 G>A (A53T)∗, 88 G>C (A30P);  MP ereditaria a trasmiss. autosomica dominante (AD)  Penetranza alta  Principale componente dei Corpi di Lewy e delle inclusioni presenti nel citoplasma delle cellule gliali
  • 51. Parkina (PARK2)  6q25.2-27  12 esoni  465 aa  una delle maggiori cause di MP familiare  MP ad esordio giovanile, autosomica recessiva (AR)  localizzazione citoplasmatica  ligasi E3 che interviene nel processo di ubiquitinazione  molte delle mutazioni determinano riduzione dell’attività ligasica  molti di questi malati non presentano corpi di Lewy
  • 53. DJ-1 (PARK7)  1p36  8 esoni. 24kb  189 aa  Espressa ubiquitariamente  MP autosomico recessivo  delezione di 14082pb: proteina assente 497 T→ C (Leu166Prol): pt inattiva  Possibili funzioni: antiossidante funzione Chaperon-like regolazione della trascrizione
  • 54. Sclerosi laterale amiotrofica Anatomia patologica: -Degenerazione del I e II motoneurone -Filamenti intraneuronali contenenti ubiquitina -Rigonfiamenti assonali di ubiquitina + α-sinucleina Esordio tardivo (V-VI decade) nel 10% dei casi familiare autos. dominante  exitus in 5-10 anni Mutazioni: -13% mutazioni SOD  guadagno di funzione incontrollato  letalità per i motoneuroni
  • 55.
  • 56.
  • 57. Ipotesi sulle cause Le cause della sclerosi laterale amiotrofica sono ad oggi ancora sconosciute, benchè sia ormai accertato che essa non è dovuta ad una singola causa. Si tratta infatti di una malattia definita multifattoriale, determinata cioè dal concorso di più circostanze e fattori, di cui le numerose ricerche in corso mirano a chiarire il ruolo. Questi fattori possono essere: - Eccesso di glutammato (il glutammato è un aminoacido usato dalle cellule nervose come segnale chimico: quando il suo tasso è elevato, determina un’iperattività che può risultare nociva. Tutto ciò sembra che giochi un ruolo importante nella SLA. Il riluzolo, unico farmaco approvato nella terapia della SLA, agisce appunto riducendo l’azione del glutammato). - Predisposizione genetica - Carenza di fattori di crescita (si tratta, in questo caso, della carenza di quelle sostanze, prodotte naturalmente dal nostro organismo, che aiutano la crescita dei nervi e che facilitano i contatti tra i motoneuroni e le cellule muscolari). - Eccesso di anticorpi - Fattori tossico-ambientali (esistono infatti diversi elementi, come l'alluminio, il mercurio o il piombo, o alcuni veleni e pesticidi agricoli, che possono danneggiare le cellule nervose e i motoneuroni). - Virus
  • 58. Atassia teleangectasica Recessiva Mutazioni :  >270 su tutto il gene  delezioni o splice-correlate (43%)  stop prematuro (> 80%)  inserzioni e delezioni in-frame  Missense in Leucemia T prolinfocitica nel dominio kinasico • Atassia cerebellare progressiva (degenerazione postnatale delle cellule di Purkinje). Incapacità di movimento a partire da 1 anno di età • Telangectasie (dilatazioni dei piccoli vasi) della congiuntiva, naso, padiglione auricolare • Radiosensibilità • Aberrazioni cromosomiche • Immunodeficienza combinata T e B • Tumori nel 40% degli omozigoti, soprattutto leucemie e linfomi • Aumentata incidenza di tumori anche negli eterozigoti (carcinomi, melanoma)
  • 59.
  • 60.
  • 61.
  • 62.
  • 63. Neurofibromatosi NF1 e NF2 Anatomia patologica macroscopica: NF1 -Macchie caffellatte -Neurofibromi periferici  neurofibrosarcomi -Lentiggini ascellari ed inguinali -Tumori dell’iride (Noduli di Lisch) -Gliomi NF2 -Tumori nervo acustico bilaterali -Meningiomi, gliomi, altre sedi NF1: esordio dai primi mesi NF2: esordio dopo i 20 anni Trasmissione dominante Mutazioni: NF1: neurofibromina (una GAP distribuita in svariati tessuti, incluso il nervoso) NF2: schwannomina (stabilizza il citoscheletro)
  • 64.
  • 65.
  • 66. La sintesi del collageno comporta molte modificazioni di tipo post-traduzionale  le malattie ereditarie possono originarsi da difetti di due serie di geni: -geni che codificano per il collageno -geni che codificano per gli enzimi attivi negli eventi post-traduzionali. Risultato finale  comparsa di fibre difettose Sintomi  a carico degli organi le cui funzioni meccaniche dipendono più strettamente dal collageno: -Ossa  collageno 50% del peso secco - articolazioni (tenute insieme da legamenti fibrosi) - cute  collageno 90% delle proteine - grosse arterie - valvola mitralica - Occhi, soprattutto cristallino (mantenuto in sede da un anello di fibre collagene)
  • 67.
  • 68. Prevalenza: 1 caso / 20000 soggetti L’entità del quadro clinico è molto variabile a seconda del tipo di mutazione che colpisce uno dei due geni strutturali del procollageno di tipo 1 (Col 1A1 e Col 1A2). La manifestazione clinica principale della malattia è costituita da un’estrema fragilità ossea. Accanto alla fragilità ossea possono essere presenti sintomi a carico di altre strutture che hanno un elevato contenuto di fibre collagene di tipo 1: - sclere di colore blu (perché semitrasparenti) - denti opalescenti e con varie anomalie - sordità (per difetti di trasmissione da anomalia della catena degli ossicini) In tutte le forme note (sono stati descritti 4 sottotipi fondamentali) l’anomalia fondamentale è rappresentata da una carenza di tessuto osseo. Tipo I è il meno grave: fratture osse in età pediatrica Tipo II è il + grave: gravi deformazioni ossee, insuff. resp., morte pre- o immed. post-natale
  • 69. Osteogenesi imperfetta Deformità ossee Deficit accrescimento Fratture multiple spontanee Sordità Dentinogenesi difettosa.
  • 70. Comprendono un gruppo di disturbi, clinicamente e geneticamente eterogeneo, derivante da difetti nella sintesi o nella struttura del collageno. Tutte queste sindromi (ne sono note almeno 10 varianti) hanno in comune due sintomi: - lassità delle articolazioni - propensione agli ematomi cutanei La cute è sottile ed iperestensibile, ma ritorna a posto perché le fibre elastiche sono normalmente presenti.
  • 71. Iperlassità di legamenti Ipermobilità articolare Aneurismi aortici Emorragie interne (intestino, utero)
  • 72. N.B. insufficiente idrossilazione Lys e Pro → diminuita stabilità della tripla elica per riduzione dei cross-links covalenti tra fibrille (tutti i tipi di collageno) (Vit.C essenziale scorbuto)
  • 73. Sindrome di Marfan Mutazione (>500) della fibrillina (FBN1, cr. 15; FBN2, cr. 5), glicoproteina che forma microfilamenti che funge da impalcatura per l’elastina nel tessuto connettivo (particolarmente nella parete vasale e nel cristallino). Incidenza: 1:5.000 (la + frequente tra le malattie del “collagene”) Trasmissione: Aut. Dom Lussazione cristallino, dilatazione-aneurismi aorta (anche dissecante) e difetti valvolari cardiaci (prolasso mitrale). Arti e dita lunghi e sottili (dolicostenomelia, aracnodattilia). Ipermobilità articolare, scoliosi.
  • 74. Sindrome di Marfan Aracnodattilia Iperlassità legamenti Lussazione cristallino Aneurisma aorta ascendente
  • 75. E’ la forma più comune e più grave di distrofia muscolare, con una incidenza di circa 1 su 5000 maschi. E’ trasmessa come malattia legata alla X. Caratteristiche cliniche: - Esordio clinico intorno ai 5 anni con debolezza muscolare (localizzata inizialmente al cingolo pelvico) e pseudoipertrofia dei muscoli del polpaccio (per aumento del t. connettivo e adiposo) - Inabilità deambulatoria a 10-12 anni. - Esito fatale intorno ai 20 anni (per insufficienza respiratoria, infezioni polmonari e scompenso cardiaco) PSEUDOIPERTROFIA DEI MUSCOLI DEL POLPACCIO
  • 76. La distrofia muscolare di Duchenne è causata da mutazioni di un gene, situato sul cromosoma X, che codifica per una proteina associata con la membrana plasmatica delle cellule muscolari scheletriche: la DISTROFINA IL GENE DELLA DISTROFINA LOCALIZZAZIONE DEL GENE SUL CROMOSOMA X MUTAZIONI DEL GENE E FORME CLINICHE DI DISTROFIA
  • 77. La DISTROFINA interagisce con altre proteine integrali di membrana per formare il COMPLESSO DISTROFINA-GLICOPROTEINE che forma un ponte attraverso la membrana e lega in maniera flessibile la lamina basale della matrice extra-cellulare con il citoscheletro interno della cellula muscolare. La funzione principale del complesso è quella di stabilizzare il sarcolemma e proteggere le fibre muscolari dal danno legato alla contrazione muscolare.
  • 78. Difetti genetici dei canali e dei recettori E’ un’alterazione diffusa del processo secretorio che colpisce tutte le ghiandole esocrine, sia le muco-secernenti che quelle sudoripare, sparse in tutto il corpo. La FIBROSI CISTICA è la malattia genetica più comune fra gli individui di razza bianca: incidenza  1 caso ogni 1500-4000 nati vivi (stima: 2-4% della popolazione è portatore del gene patologico). E’ trasmessa come malattia autosomica recessiva. Il gene della CF (cromosoma 7) codifica per una proteina che funziona come canale per il cloro CFTR (CYSTIC FIBROSIS TRANSMEMBRANE CONDUCTANCE REGULATOR)
  • 79.
  • 80. SECREZIONI MUCOSE PARTICOLARMENTE VISCOSE OSTRUZIONE DEI DOTTI ESCRETORI infezioni polmonari ricorrenti steatorrea insuff. pancreatica malnutrizione Sintomatologia cirrosi epatica ostruzione intestinale infertilità maschile
  • 81.
  • 82. Trasmissione: autosomica dominante frequenza: 1 malato: 500 nati sani patogenesi: gli individui malati (sia etero- che omozigoti) sono portatori di mutazioni sul gene che codifica per il recettore delle LDL. Sugli epatociti il recettore per le LDL è promiscuo con le IDL, quindi la sua mancanza determina un aumento delle IDL in circolo che, non venendo direttamente rimosse, vengono trasformate in LDL, aumentando ulteriormente il grado di ipercolesterolemia. La mancata eliminazione delle LDL a livello epatico determina un'aumento dei livelli di LDL (e quindi colesterolo) in circolo che a sua volta determina gravi manifestazioni cliniche
  • 83. tramite recettore scavenger dei fagociti mononucleati
  • 84. Il gene per il recettore delle LDL è situato sul cromosoma 19
  • 85. La tipologia di lesioni suggerisce un rilevante ruolo dei recettori dei fagociti mononucleati ATEROMI XANTOMI INFARTO
  • 86.
  • 87. DIABETE INSIPIDO NEFROGENO (DIN) Malattia recessiva, spesso legata al cromosoma X. Gli omozigoti non rispondono affatto all'ormone antidiuretico ADH (vasopressina). Le femmine eterozigoti mostrano una risposta normale o leggermente alterata all'ADH. Mutazioni: recettori per ADH: V2R canali acqua: AQP (aquaporine)
  • 88. DIABETE INSIPIDO NEFROGENO (DIN) G protein AQP2
  • 89. DIABETE INSIPIDO NEFROGENO (DIN) AQP2 funziona come omotetramero V2R
  • 90. Sindromi primarie da insensibilità agli androgeni (AIS) Gene sul cromosoma Y Gonade Testicolo neutra fetale Androgeni HAM Ormone anti-mulleriano
  • 91. Sindromi primarie da insensibilità agli androgeni (AIS)
  • 92. Nanismo ipofisario Nei bambini, la carenza di GH (diversi mutazioni del gene) determina un insufficiente sviluppo staturale e quindi nanismo. I bambini affetti sono più piccoli dei loro coetanei, appaiono più giovani anche se sono ben proporzionati (nanismo armonico). Circa un terzo di loro è anche in sovrappeso dal momento che il GH regola l'accumulo di grasso sottocute. Negli adulti, la carenza di GH determina una perdita di energia fisica ed una riduzione della forza muscolare, osteoporosi e spesso è presente depressione
  • 93. Malattie da deficit funzionali dei lisosomi Di fatto nessuna da eccesso funzionale (sempre ben compartimentalizzato) Solitamente recessive: deficit enzimatici del 50% non sono patogeni Deficit funzionali di uno delle 40 e più idrolasi acide per mutazioni geniche Peggioramento progressivo Cervello ricco di gangliosidi Tutti i tessuti ricchi di MPS SRE Gangliosidosi Mucopolisaccaridosi Deficit enzimi macrofagici Sfingolipidosi
  • 94. Sintomatologia: - i bambini affetti alla nascita sono normali, ma hanno ritardi nello sviluppo - segni neurologici - milza e fegato ingrossati - generalmente: bassa statura, ritardo mentale, cecità, sordità, disfunzioni cardiache e muscolari, opacità corneale, etc… Organi e tessuti più colpiti  i sovraccarichi di substrato più importanti si verificano là dove è normalmente più attivo il metabolismo del substrato stesso Substrati/prodotti piccoli o diffusibili  malattia sistemica Macromolecole malattia limitata ad un organo o distretto Conseguenze per le cellule: - i segni della disfunzione cellulare sono particolarmente evidenti nel SNC  l’accumulo si verifica nei neuroni, ma viene anche bloccato lo sviluppo della mielina - rigonfiamento cellulare  atrofia da compressione - danno da enzimi lisosomiali liberati durante la fagocitosi  rigurgito - segni di iperattività lisosomiale generalizzata (compenso?)
  • 95. • Sfingolipidi = ceramide + X ceramide = base azotata a catena lunga (sfingosina) + acido grasso (>20 C) • Sfingoglicolipidi – X = zuccheri – Cerebroside = Ceramide + Glc o Gal – Globoside = Cerebroside + zuccheri – Ganglioside = Cerebroside + zuccheri + acido sialico – Solfatide = Cerebroside + zuccheri + SO4 • Sfingofosfolipidi – X = fosfato + alcol aminato – Sfingomielina = Ceramide + fosfato + colina
  • 96. SFINGOLIPIDOSI Esosaminidasi -β subunità GM1 ganglioside β galattosidasi α-galattosidasi A Esosaminidasi -α subunità Glucocerebrosidasi Galattosilceramidasi Sfingomielinasi Arilsulfatasi A Ceramidasi acida
  • 97. Malattia di Fabry Malattia ereditaria legata al cromosoma X, caratterizzata da difetto del catabolismo dei glicosfingolipidi per una attività deficitaria dell’ α-galattosidasi A (α-Gal-A). Il deficit enzimatico causa un progressivo accumulo di globotriaosilceramide (GL-3) e glicosfingolipidi correlati nei lisosomi delle cellule endoteliali e, in minor grado, delle cellule epiteliali, periteliali e cellule muscolari lisce
  • 98. Malattia di Fabry Difetto genetico Il gene di α-Gal A è stato isolato, sequenziato e localizzato sul cromosoma X ( regione q22.1). Sono state identificate oltre 200 mutazioni (duplicazioni, delezioni, missenso, nonsenso, trasposizione, mutazioni complesse).
  • 99. Malattia di Fabry Inizio nella infanzia o adolescenza con crisi periodiche dolorose alle estremità (acroparestesie), comparsa di lesioni cutanee vascolari (angiocheratomi), ipoidrosi e caratteristiche opacità corneali e lenticolari. Può essere presente proteinuria, ma la insufficienza renale si verifica nella terza-quarta decade di vita.
  • 100. Malattia di Fabry Acroparestesie Dolore urente alle estremità della durata da pochi minuti ad alcuni giorni, generalmente scatenato da esercizio, stress emozionali, brusche variazioni di temperatura. Attacchi di dolori addominali possono simulare un’ appendicite. Le crisi si riducono con l’età. Angiocheratomi Angectasie di colore scuro, più frequenti fra ombelico e ginocchia (distribuzione a “costume da bagno”), possono interessare il pene e lo scroto, essere presenti sulla mucosa orale e congiuntivale. Anidrosi/ipoidrosi costantemente presenti.
  • 101. Malattia di Fabry Manifestazioni cardiache e cerebrovascolari I maschi affetti sviluppano manifestazioni cardiache nella età media : ipertrofia ventricolare sn, valvulopatie, alterazioni della conduzione sono i reperti più precoci. Le manifestazioni cerebrovascolari comprendono: trombosi, TIA, aneurismi delle arterie basilari, convulsioni , emiplegia, emianestesia, afasia, alterazioni labirintiche, emorragia cerebrale.
  • 102. Malattia di Fabry Manifestazioni oculari Nei maschi affetti e nella maggior parte delle femmine portatrici si osserva una tipica opacità corneale, visibile alla lampada a fessura (cornea “verticillata”) Depositi granulari nella capsula anteriore della lente, sottocapsulari, sono presenti nel 30% dei maschi (cataratta di Fabry). Dilatazione aneurismatica e tortuosità dei vasi congiuntivali e retinici.
  • 103. Malattia di Fabry Le inclusioni cellulari, descritte con varia terminologia (corpi zebrati, figure mieliniche, strutture osmiofile verticillate, inclusioni osmiofile, ecc.) sono pressocchè costantemente all’ interno dei lisosomi, circondate da una singola membrana. Più raramente si trovano libere nel citoplasma. Sono rotondeggianti e composte da strati concentrici di lamelle dense con aspetto “a buccia di cipolla”, od ovali in densi strati paralleli. Le lamelle hanno una periodicità di 3,9-9,8 nm.
  • 104. Malattia di Fabry Cellule glomerulari contenenti vacuoli vuoti (frecce) “favo di miele” sia su cellule epiteliali che endoteliali
  • 105. Malattia di Fabry Microscoopia Elettronica. Depositi di glicosfingolipidi in una cellula epiteliale viscerale.
  • 106. Malattia di Fabry Microscopia elettronica. Strutture mieliniche e corpi zebrati (freccia).
  • 107.
  • 108. E’ dovuta all’assenza ereditaria dell’enzima SFINGOMIELINASI La sostanza che si accumula (spec. nei macrofagi e nel t. nervoso) è la SFINGOMIELINA LISOSOMI NELLA MALATTIA DI NIEMAN-PICK OSSERVATI AL M. E.
  • 109.
  • 110. Enzima deficitario  β-glucocerobrosidasi Accumulo  glucosil-cerebrosidi TIPICA CELLULA DI GAUCHER INFARCITA DI LIPIDI
  • 111.
  • 112. Enzima deficitario  esosaminidasi A Accumulo  Ganglioside GM2 opacizzazione degli strati retinici interni attorno alla fovea e smascheramento del colore rosso della circolazione coroideale NEURONI INGRANDITI E RIPIENI DI GANGLIOSIDI
  • 113.
  • 114.
  • 115. 2 mutazioni diverse allo stesso gene Legata alla X mutazioni a geni diversi determinano patologie simili
  • 116. Enzima deficitario  α-L-iduronidasi Accumulo  mucopolisaccaridi acidi – Facies grossolana (“gargoyle”) – Epatosplenomegalia – Disostosis multiplex (ispessimento ossa lunghe, costole, ossa del cranio) – Ritardo mentale – Opacità corneale – Sordità Gargoilismo
  • 117.
  • 118.
  • 120. Fenilchetonuria (iperfenilalaninemia) Malattia metabolica a carico del metabolismo delle proteine (aminoacido essenziale: fenilalanina). Incidenza media di 1:9000 (1:5000 nelle isole); ma incidenza IN AUMENTO! Grave: non trattata precocemente conduce, nelle sue forme più severe, a ritardo psicomotorio irreversibile, ma, se diagnosticata alla nascita (quindi in fase pre- clinica), l’evoluzione clinica sfavorevole può essere prevenuta con una dieta a ridotto e controllato apporto di fenilalanina… 98% dei casi: deficit di fenilalanina-idrossilasi. 2% dei casi: da deficit del suo cofattore, BH4, a prognosi ancora più severa. Patogenesi: 1)interferenza competitiva con trasporto aminoacidi al cervello 2)Inibizione sintesi neurotrasmettitori 3)Alterazioni metaboliche
  • 121. Il gene PHA  Il gene PAH contiene 13 esoni ed è lungo 90 kilobasi [Scriver 2001];  E’ localizzato sul cromosoma 12q23.2  La sequenza del genoma codifica per un RNA messaggero maturo di 2.4 [Kwonk 1985, Konecki 1992].  Sono stati identificati 31 differenti polimorfismi che causano minori alterazioni della sequenza genica, ognuno dei quali si ritiene che sia neutrale rispettol’efftto sulla produzione della proteine [Waters 1998].  304 sostituzioni nucleotidiche (missense/nonsense)  58 sostituzioni nucleotidiche (splicing)  51 piccole delezioni  14 grandi delezioni
  • 122.  Segni caratteristici : capelli biondi,cute chiara, ritardo mentale
  • 123. Soggetto trattato dalla nascita: Pelle e capelli chiari Assenza di ritardo mentale Normale prospettiva di vita Gravidanze normali se in dietoterapia
  • 124. Fenilchetonuria materna Effetti teratogeni di una malattia metabolica materna: Poliabortività IUGR Microcefalia Ritardo mentale Malformazioni (labiopalatoschisi, cardiopatie congenite, malformazioni gastrointestinali)
  • 125. Tirosinemia Fumarato Tirosina fumarilacetoacetato idrolasi Acetoacetato Metaboliti tossici Epatomegalia, Cirrosi epatica Disfunzione renale tubulare
  • 126. Alcaptonuria (ocronosi) Accumulo di acido omogentisico (pigmentazione scura) Liberazione urinaria Deposito in molti tessuti (sclera, tendini, cartilagini articolari) Artropatia
  • 127. Albinismo Due forme: -tirosinasi positivo: mutazione gene p (trasporto tirosina) -tirosinasi negativo: assenza tirosinasi (alterazioni oculari + gravi)
  • 128. Galattosemia GALT >140 mutazioni  deficit enzimatico Patogenesi: probabile tossicità di gatattosio-1-P, UDP-glucosio, galattiolo etc… Quadro clinico variabile connesso all’entità del deficit enzimatico
  • 129. Galattosemia Tossicità metabolica: -Epatotossicità  degenerazione grassa  cirrosi epatica -Accumulo galattosio nel cristallino  cataratta -Tossicità SNC  perdita cellule nervose, gliosi, edema (cervelletto, nuclei olivari midollo) Disturbi gastroenterici all’inizio della lattazione Cataratta precoce Sintomi neurologici entro i 12 mesi di vita Dieta senza galattosio
  • 130.
  • 131. L’emoglobina: 4 catene polipeptidiche (2 α e 2 β) cui sono legati 4 gruppi EME che si combinano con l’ossigeno. HbA (emoglobina normale adulto) α2β2 HbF (emoglobina fetale) α2γ2 HbA2 (2% Hb adulto) α2δ2 catena α  141 aa catena β  146 aa mutazione puntiforme geni per le catene globiniche  sintesi di una emoglobina anomala es. ANEMIA FALCIFORME EMOGLOBINOPATIE ridotta sintesi delle catene globiniche normali es. TALASSEMIE
  • 133.
  • 134. Gene mutato in omozigosi ⇓ Emoglobina anomala ⇓ Precipitazione di HBS in condizioni deossi Emolisi Aggregazione eritrocitaria ed Accumulo occlusione vasale splenico Affaticabilità Anemia Scompenso Dolore e Danno Danno altri Danno cardiaco febbre cerebrale organi splenico Compromissione Paralisi Polmonite ed Reumatismi Insufficienza funzioni mentali altre infezioni renale
  • 135.
  • 137. Le TALASSEMIE sono delle anemie ipocromiche ereditarie Sintesi assente o deficitaria di una o più catene polipeptidiche della globina. Ne esistono due forme principali, talassemia α e talassemia β, determinate rispettivamente da mutazioni dei geni per la catena α o per la catena β. Base molecolare  delezione o mutazione del gene strutturale o di geni regolatori.
  • 138.
  • 139. MECCANISMI MOLECOLARI CHE PRODUCONO LE TALASSEMIE 1. Delezione genica (per lo più α Tal) 2. Mutazione della regione “promoter” 3. Anomalie dello splicing 4. Mutazione del segnale di poliadenilazione 5. Interruzione prematura (Mutazione non senso e frameshift) 6. Emoglobine instabili
  • 140. a°, b° = sintesi assente a+, b+ = ridotta sintesi
  • 141.
  • 142.
  • 143.
  • 144.
  • 145.
  • 146.
  • 147. Nella talassemia β la carenza di Hb A può essere parzialmente compensata da un’aumentata sintesi di emoglobina fetale. La talassemia α è più grave perché tutti i tipi di emoglobina contengono catene α. IDROPE FETALE L’ Hb F però ha una maggiore affinità per l’ O 2 rispetto alla Hb A  lo cede con maggiore difficoltà ai tessuti.
  • 148.
  • 149. CLINICA DEL MORBO DI COOLEY Epato-splenomegalia ingravescenti
  • 150. GLUCOSIE-6-PHOSPHATE DEHYDROGENASE; G6PD - FAVISMO X-linked (10% popolazione mondiale) Alta frequenza in Africa, Mediterraneo ed Asia maschi emizigoti e femmine omozigoti espressione variabile in femmine eterozigoti (inattivazione casuale cromosoma X) protezione nei confronti della malaria Classe 1: Deficit enzimatico con anemia emolitica cronica non sferocitica Classe 2: Grave deficit enzimatico (< 10%) Classe 3: Lieve deficit enzimatico (10-60%) Classe 4: Lievissimo deficit enzimatico (60%) Classe 5: Aumentata attività enzimatica
  • 151. GLUCOSE-6-PHOSPHATE DEHYDROGENASE; G6PD - FAVISMO Clinica : Splenomegalia Colelitiasi Colecistiti Sangue: Anemia congenita non sferocitica Anemia emolitica episodica Anemia normocitica e normocromica Favismo Anemia emolitica da farmaci (sulfonamidi, fenacetina, etc) Lab : Deficit di Glucose-6-phosphate dehydrogenase (g6pd) Fragilità osmotica normale
  • 152. GLUCOSE-6-PHOSPHATE DEHYDROGENASE; G6PD - FAVISMO Sostanze che scatenano la crisi emolitica (esempi): - Fave (DOPA-chinone) - primachina (farmaco antimalarico)
  • 153. GLUCOSE-6-PHOSPHATE DEHYDROGENASE; G6PD - FAVISMO  La scarsa attività enzimatica riduce la disponibilità di NADPH, indispensabile a glutatione-reduttasi per rigenerare GSH da GSSG.  In carenza di GSH, Hb suscettibile a stress ossidativi (farmaci): ossidazione dei gruppi SH di cisteina, distacco di EME e precipitazione di globina corpi di Heinz.  I corpi di Heinz rendono rigido il GR che resta intrappolato nei capillari splenici ed emolizza.  Alcuni GR perdono corpo di Heinz e parte di membrana e tornano in circolo.  Nei casi più gravi emolisi intravascolare anche extra-splenica.  I GR più giovani hanno > corredo enzimatico e sono più resistenti all’ emolisi.
  • 154. SFEROCITOSI EREDITARIA o malattia di Minkowsky-Chauffard EZIOLOGIA: difetto intrinseco del citoscheletro della membrana degli eritrociti ereditato come carattere autosomico dominante. La SE è stata riscontrata in molte razze. USA ed Europa: incidenza di 1:5000. La SE ha nel 75% dei casi carattere autosomico dominante. Nel restante 25% si è ipotizzata o una trasmissione di tipo recessivo, o l’insorgenza di nuove mutazioni.
  • 155. SFEROCITOSI EREDITARIA o malattia di Minkowsky-Chauffard PATOGENESI La forma sferica dell’eritrocita appare il risultato di un difetto fondamentale dello scheletro di membrana, il difetto primario non è noto con certezza. Le proteine carenti chiamate in causa nella patogenesi della SE sono quattro: spectrina, anchirina (con deficit secondario di spectrina), banda 3, proteina 4.1. •La spectrina è la principale proteina del citoscheletro di membrana e consta di 2 catene polipeptidiche α e β a formare un dimero elicoidale. I singoli dimeri rappresentano gli elementi di un’estesa rete di collegamento con altre proteine del citoscheletro (difetto + comune). •L’anchirina costituisce un ponte tra le molecole di spectrina e la proteina banda 3 che funge da trasportatore di ioni Cl- e HCO3- •La proteina 4.1 collega la spectrina alla glicoforina
  • 156. SFEROCITOSI EREDITARIA o malattia di Minkowsky-Chauffard Il deficit di spectrina è accompagnato da ridotta stabilità di membrana e da perdita spontanea di frammenti della membrana cellulare eritrocitaria quando le cellule sono sottoposte alle sollecitazioni che incontrano in circolo. Forma sferica  ≠ proprietà della membrana eritrocitaria ⇓ normalmente il globulo rosso riesce a deformarsi aumentando anche del 230% la propria lunghezza (indispensabile quando deve passare attraverso i cordoni di Billroth ed entrare nei sinusoidi splenici che hanno dimensioni inferiori di 2-3 μm) ⇓ gli sferociti non riescono a deformare la propria membrana e sono più sensibili agli stress osmotici
  • 157. SFEROCITOSI EREDITARIA o malattia di Minkowsky-Chauffard
  • 159. Caratteristiche cliniche del deficit congenito dell’immunità cellulare  Inizia subito dopo la nascita  Difficoltà nella crescita e sviluppo  Infezioni con opportunisti, virus, funghi, protozoi, micobatteri  Candidiasi “intrattabile”  Diarrea e malassorbimento
  • 160. Caratteristiche cliniche del deficit congenito dell’immunità umorale  Iniziodopo i 6 mesi (perdita delle Ig materne)  Infezioni respiratorie ricorrenti  Gravi infezioni (meningiti, sepsi) batteriche (Haemophilus, Streptococco pneumoniae, Stafilococchi)  Infezioni da Giardia lamblia (diarrea)  Crescita e sviluppo normali
  • 161. Agammaglobulinemia X-linked (Bruton)  Difetto nella tirosina-kinasi (di Bruton- Btk) che trasduce il segnale del recettore delle cellule pre-B essenziale per completare la maturazione  Blocco della maturazione dei B linfociti (incapacità sintesi catene leggereaccumulo catene pesanti)  Quasi assenza di B linfociti circolanti e nei tessuti linfoidi  Panipogammaglobulinemia  Inizio delle infezioni dopo i primi 6 mesi (scomparsa anticorpi materni circolanti)
  • 162. Agammaglobulinemia X-linked (Bruton) manifestazioni cliniche  Infezioni respiratorie ricorrenti  Spesso gravi sinusiti, otiti, bronchiectasie  Batteri: Streptococcus pneumoniae, Haemophilus, Stafilococcus, Pseudomonas  Diarrea da Giardia lamblia  Nei non trattati artriti da Mycoplasmaartriti  Patologie autoimmunitarie
  • 163. Bronchiectasie in un adulto con X-linked agammaglobulinemia
  • 164. Severe combined immunodeficiency (SCID)  Incidenza : 1: 50-100000 (Forme recessive o X-linked)  Diversi difetti cromosomici, genici, enzimatici  In comune vi è un basso n° di T linfociti maturi  I B linfociti, pur in n° normale-alto, sono non funzionanti per mancata cooperazione con i T  Morte entro 1-2 anni per infezioni da opportunisti, virus (a meno di trapianto di midollo)
  • 165. Caratteristiche del difetto dei T linfociti nella SCID  Più frequente (50-60 %): Mutazioni (X-linked) nel gene che codifica IL-2 R γ catena (che è in comune con il recettore di numerose citochine, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, indispensabili per la maturazione dei T linfociti)  Deficit di ADA (autosomica recessiva) (accumulo di adenosina tossica per i linfociti immaturi, specie i T)
  • 166. Caratteristiche del difetto dei T linfociti nella SCID (mutazioni meno frequenti) -Mutazioni geni RAG  impedito il riarrangiamento somatico recettoriale -Mutazioni gene Jak3  nessuna trasduzione dalla subunità γ recettoriale -Mutazioni che compromettono l’espressione di MHC classe IIblocco sviluppo CD4
  • 167. SCID manifestazioni cliniche  Infezioni precoci respiratorie e intestinali : polmonite interstiziale da PC, diarrea, candidiasi orale “intrattabile”  Infezioni da Aspergillo  Infezioni da germi intracellulari: Listeria, Legionella  Conseguenze catastrofiche di vaccinazioni con vaccini vivi  GVHD in seguito a trasfusioni (da evitare !)
  • 168. Sindrome di Di George  Insufficiente sviluppo del III e IV arco branchiale con ipoplasia di timo e paratiroidi, anomalie cardiache (tronco comune), e facciali (micrognazia, ipertelorismo etc)  Difetto genetico autosomico dominante: delezione interstiziale 22q11  Gravità clinica varia: da grave a parziale linfopenia con moderata immunodeficienza
  • 169. S. di Di George micrognazia, inserzione bassa delle orecchie, frenulo nasale corto
  • 170. Iper-IgM  ↓↓ IgA IgG  ←↑ IgM (l’aumento è legato all’espansione policlonale della sintesi IgM in risposta all’infezione)  N° normale di B linfociti circolanti (blocco delle switch da IgM alle altre classi)  Forma X-linked: difetto nel gene che codifica per CD40 ligando (CD154) blocco switch isotipico e attivazione macrofagi nell’immunità cellulo-mediata
  • 171. CARATTERISTICHE GENERALI DELLE MALATTIE DA TRIPLETTE RIPETUTE 1) LE MUTAZIONI SONO CARATTERIZZATE DALL’ESPANSIONE DI UNA SEQUENZA RIPETUTA. NON IN TUTTI I CASI LA SEQUENZA E’ COSTITUITA DA TRIPLETTE. 2) IN TUTTI I CASI LA MUTAZIONE CHE ALTERA LA FUNZIONE DEL GENE CONSISTE IN UN’ESPANSIONE DI UN MOTIVO RIPETUTO. - In generale le espansioni diventano instabili quando superano una certa soglia e tendono ad espandersi ulteriormente. Ciò interferisce con la normale funzione del gene. - La predisposizione a subire un’ulteriore espansione dipende fortemente dal sesso del genitore che la trasmette. 3) LE MUTAZIONI POSSONO ESSERE DIVISE IN DUE GRUPPI: - Mutazioni che colpiscono regioni non codificanti del gene  ridotta trascrizione o traduzione del gene  perdita di funzione - Mutazioni che colpiscono gli esoni  i geni vengono trascritti ma le proteine acquistano nuove funzioni (es. possono legarsi ad altre proteine inibendone la funzione)
  • 172. Sindrome della X fragile E’ IL PROTOTIPO DELLE MALATTIE LA CUI MUTAZIONE E’ CARATTERIZZATA DALL’AMPLIFICAZIONE DI UNA LUNGA SEQUENZA COSTITUITA DA TRIPLETTE RIPETUTE. Frequenza maschi malati: 1/1550  è la seconda causa genetica di ritardo mentale Fenotipo: - ritardo mentale grave - faccia allungata con mandibola larga - grandi orecchie a sventola - testicoli ingrossati (macrorchidismo)
  • 173. A LIVELLO GENETICO LA MALATTIA E’ CARATTERIZZATA DA UNA PARTICOLARE ANOMALIA CITOGENETICA INDUCIBILE (se le cellule vengono coltivate in un mezzo privo di folati) E IN UNA MUTAZIONE DEL GENE FMR-1 (FMR = Familiar Mental Retardation). “SITO FRAGILE”  discontinuità di colorazione o costrizione del braccio lungo del cromosoma X (il cromosoma appare “rotto” in un punto preciso).
  • 174. Gene FMR-1 (situato in Xq27.3)  è caratterizzato dalla presenza nella regione 5’ non tradotta di una serie di ripetizioni allineate di una sequenza CGG ipermetilazione flanking regionssilencing, fragilità FMRP  regolazione ± traduzione specifici mRNA
  • 175. Regione 5’ del gene FMR-1 INDIVIDUI NORMALI  piccolo numero di ripetizioni della sequenza CGG (da 6 a 46, media 29). MASCHI CHE TRASMETTONO alle figlie  da 50 a 230 ripetizioni (pre- mutazione) FEMMINE PORTATRICI N.B. I figli maschi non ereditano la X dal padre INDIVIDUI MALATI  da 230 a 4000 ripetizioni
  • 176. I maschi portatori della pre-mutazione la trasmettono alla prole senza importanti fenomeni di amplificazione Se però la pre-mutazione è trasmessa attraverso una femmina portatrice allora vi è una probabilità molto alta di avere un’amplificazione notevole  si ha quindi ritardo mentale nella max parte della discendenza maschile e nel 50% di quella femminile DURANTE L’OOGENESI LE PRE-MUTAZIONI POSSONO ESSERE CONVERTITE IN MUTAZIONI COMPLETE PER AMPLIFICAZIONE DELLE TRIPLETTE RIPETUTE, MENTRE CIO’ NON SI VERIFICA DURANTE LA SPERMATOGENESI amplificazione PRE-MUTAZIONE MUTAZIONE COMPLETA
  • 177. MALATTIA NEUROLOGICA DESCRITTA NEL 1872 DAL MEDICO AMERICANO GEORGE HUNTINGTON CHE NE INDIVIDUO’ LE TRE CARATTERISTICHE PRINCIPALI: - insorgenza in età adulta (fra i 30 e i 50 anni) - ereditarietà (autosomica dominante a penetranza completa) - tendenza alla demenza e al suicidio MOVIMENTI COREICI  movimenti involontari, ad insorgenza improvvisa, irregolari, asimmetrici, afinalistici, che interessano gruppi di muscoli la cui contrazione provoca movimenti di breve durata di uno o più segmenti scheletrici a tipo di scatti improvvisi. Sono presenti sia a riposo che nel compimento di atti volontari, sono accentuati dalle emozioni e dal freddo, scompaiono nel sonno.
  • 178. Anatomia patologica  processo atrofico-degenerativo che interessa la corteccia e i gangli della base ( corpo striato) corteccia  deficit psichici striato  ipercinesia coreica
  • 179. Il gene per la CH è situato sul cromosoma 4 (4p16.3) e codifica per una proteina con pm = 348 kD chiamata huntingtina. gene normale  da 11 a 34 copie della tripletta CAG (codificante per una regione di poliglutamina) gene mutato  il n° di replicazioni della tripletta è aumentato Una delle principali conseguenze della mutazione consiste in un’anomala degradazione proteolitica della huntingtonina con conseguente formazione di frammenti peptidici che possono essere responsabili di vari disturbi a livello cellulare APOPTOSI. N.B. Essa è cruciale nel meccanismo d i trasporto vescicolare assonico  BDNF (Brain Derived Neuronic Factor). Questo, prodotto dalla corteccia cerebrale, è un composto che mantiene in vita i neuroni evitandone l'apoptosi
  • 180. Huntingtonina Anomala localizzazione nucleare e degradazione della proteina mutata.
  • 182. I genomi dei mitocondri e dei cloroplasti sono circolari, con DNA a doppia elica Nell’uomo: 13 polipeptidi, 22 tRNA e 2 rRNA
  • 183. Oltre il 90% dell’energia utilizzata nell’organismo è prodotta nei mitocondri
  • 184. Il mtDNA ha un’elevata percentuale di mutazione, 5-10 volte superiore rispetto al DNA nucleare, è più sensibile al danno ossidativo e viene trasmesso esclusivamente per via materna in quanto, al momento della fecondazione, il contributo citoplasmatico, inclusi i mitocondri, proviene esclusivamente dall'ovocita
  • 185. I mitocondri sono presenti in tutti i tessuti, quindi, le malattie mitocondriali, possono colpire qualsiasi organo
  • 186. Caratteristiche del mtDNA • Poliplasmia: in ogni cellula sono presenti numerosi mitocondri ed ogni mitocondrio contiene multiple copie di mtDNA • Eteroplasmia: coesistenza nella stessa cellula o nello stesso tessuto di mtDNA “wild type” e mutante • Effetto soglia: una certa quantità di mtDNA mutante è necessaria per causare un deficit della OXPHOS e, quindi, espressione fenotipica della mutazione • Segregazione mitotica: ad ogni divisione cellulare la proporzione di mtDNA mutato può cambiare influenzando il fenotipo. • Trasmissione matrilineare: al momento della fertilizzazione tutto il mtDNA deriva dall’oocita
  • 187. Ulteriori elementi di complessità: Mutazioni geni nucleari codificanti per proteine mitocondriali Mutazioni geni nucleari per subunità dei complessi della catena respiratoria Mutazioni geni nucleari per fattori di assemblaggio dei complessi della catena respiratoria Mutazioni geni nucleari che alterano la stabilità del mtDNA
  • 188.
  • 189.
  • 190.
  • 191.
  • 192.
  • 193.
  • 194.
  • 195. La non disgiunzione dei cromosomi 21 può anche verificarsi durante la divisione mitotica. Se questo avviene durante le prime divisioni cellulari dello zigote si può avere la formazione di un individuo con MOSAICISMO cromosomico.
  • 197. La sindrome di Down può anche essere il risultato di una traslocazione fra il cromosoma 21 e il cromosoma 14.
  • 198. Esiste un’importante correlazione positiva fra età della madre (ma non del padre) e probabilità di avere un figlio affetto da sindrome di Down  il fenomeno della non disgiunzione meiotica si verifica più frequentemente durante la gametogenesi femminile.
  • 199.
  • 200.
  • 201. MALATTIE CITOGENETICHE DA ALTERAZIONI DEI CROMOSOMI SESSUALI Sono molto più frequenti di quelle dovute ad alterazioni degli autosomi (= sono più tollerate) Motivi: - Inattivazione di tutti i cromosomi X tranne uno (ipotesi di M. Lyon) [cromosoma X inattivato  corpo di Barr] - Piccola quantità di materiale genetico sul cromosoma Y Caratteristiche generali: - IN GENERALE CAUSANO PROBLEMI LIEVI E CRONICI CORRELATI CON LO SVILUPPO SESSUALE E LA FERTILITA’ - SPESSO E’ MOLTO DIFFICILE FARE UNA DIAGNOSI ALLA NASCITA, IN MOLTI CASI E’ POSSIBILE SOLO AL MOMENTO DELLA PUBERTA’ - IN GENERALE, SIA NEI MASCHI CHE NELLE FEMMINE, PIU’ ALTO E’ IL NUMERO DELLE X MAGGIORE E’ LA PROBABILITA’ CHE SI ABBIA RITARDO MENTALE
  • 202. LA SINDROME DI TURNER (45,X0)
  • 203. LA SINDROME DI TURNER (45,X0)
  • 204. Sindrome di Turner  Il gene SHOX (short stature homeobox containing gene)  Il gene SHOX gioca un ruolo fondamentale nel controllo della crescita, viene espresso in modo molto evidente negli arti del feto  E’ un homeobox sul cromosoma X
  • 205. Sindrome di Turner coinvolti vari organi ed apparati • Linfatico • Cardiaco • Renale • Oculare • Orecchio • Cute • Osteoarticolare • Osso • Ovaie • Psicologico
  • 206. Incidenza dei fenotipi della S. di Turner Bassa statura 100% Sterilità 98% Ipogonadismo primario 95% Osteoporosi 50% Cubito valgo 45% Basso impianto dei capelli 40% Intolleranza glucidica 30-40% Ipertensione arteriosa 25-40% IV metacarpo corto 35% Palato ogivale 35% Reni dismorfici 35% Ipotiroidismo (Tiroidite autoimmune) 35%
  • 207. S. di Turner Linfedema Displasia ungueale Pterigio del collo
  • 208. LA SINDROME DI KLINEFELTER (47, XXY)
  • 210. Sindrome del “cri du chat” – Delezione 5p Mappatura fenotipica
  • 211. Sindrome del “cri du chat”
  • 212.
  • 213.
  • 214. Letture consigliate www.pubmed.org http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=omim Pontieri “Patologia Generale” Piccin Nuova Libraria S.p.A. Robbins “Le basi patologiche delle malattie” 7.a Ed. Elsevier Italia Rubin “Patologia” 2006 Casa Editrice Ambrosiana