Slides presentate dai relatori durante il corso avanzato "Aspetti ematologici della malattia di Gaucher: dalla diagnosi al trattamento", che si è tenuto a Udine nei giorni 25 e 26 ottobre 2017.

1. La clinica della Malattia di Gaucher:
passato e presente
Bruno Bembi
Coordinamento Regionale delle Malattie Rare
Ospedale Accademico di Udine
Corso Avanzato sulla Malattia di Gaucher
Udine, 25-26 ottobre 2017

2. I LISOSOMI
• I lisosomi sono vescicole digestive delle cellule
animali, dove avviene un processo di digestione e
riutilizzo di componenti cellulari come proteine,
mucopolisaccaridi o glicolipidi.
• Queste sostanze vengono metabolizzate da enzimi o
strutture proteiche con funzione specifica (es. proteine
di trasporto).
• Il deficit di uno di questi sistemi porta ad un accumulo
nei lisosomi del relativo substrato.

4. LE MALATTIE LISOSOMIALI
• Le malattie lisosomiali sono il risultato di un
deficit ereditato geneticamente della funzionalità
(quantitativa/qualitativa) di specifici enzimi o
proteine d trasporto intralisosomiali.
• Attualmente si conoscono 50 patologie così
classificabili
• L’incidenza complessiva è calcolata in circa
1:8000 nuovi nati, con un’aspettativa di vita varia

5. LE MALATTIE LISOSOMIALI
A seconda del materiale accumulato si distinguono:
• - sfingolipidosi (12)
• - mucopolisaccaridosi (10)
• - glicogenosi (2)
• - oligosaccaridosi (6)
• - composti multipli (3)
• - colesterolo (3)
• - aminoacidi/zuccheri (3)
• - peptidi (1)
• - proteine (5)

6. • LE MALATTIE LISOSOMIALI
• Diagnosi: molecolare, biochimica, clinica
• Capacità diagnostica:
nei paesi anglossassoni viene attualmente
stimata attorno al 25% dei casi esistenti.

7. LE MALATTIE LISOSOMIALI: Terapia
• dietetica
• integrazioni vitaminiche, oligoelementi
• farmaci sintomatici
• trapianto di midollo osseo
• terapia enzimatica sostitutiva
• inibitori enzimatici/ “chaperons”
• terapia genica

8. 1882 Philippe Gaucher descrive la malattia
1901-1912 Descritta la “familiarità” della malattia e la
caratteristica multisistemica
1920 Descritto il fenotipo neurologico acuto (GD2)
1934 Identificato l’elemento biochimico glucocerebroside
1934 Identificato l’elemento biochimico glucocerebroside
1950 Determinata la trasmissione autosomico recessiva
1959 Descritto il fenotipo 3 (GD3)
1965 Determinato il deficit di beta-glucosidasi acida
1972 Possibilità di diagnosi pre-natale
1985 Clonato il gene responsabile
1991 Terapia enzimatica sostitutiva
2005 Terapia di riduzione del substrato: Miglustat
2017 3 terapie enzimatiche; 2 terapie riduzione substrato
M. DI GAUCHER: CENNI STORICI

9. LA MALATTIA DI GAUCHER

10. Gaucher disease
• 2nd most common lysosomal storage disorder
• Autosomal recessive inheritance
• Enzyme deficiency: acid beta-glucosidase
• Different phenotypes and genotypes
• The coding gene has been mapped to chromosome 1q21.
• Over 300 mutations have been reported
• Four of these (N370S, L444P, 84GG and Rec alleles)
comprise more than 80% of the mutations affecting
Caucasian population
• Pan-ethnic, Progressive, multisystemic

11. Comparative Frequencies of Inherited
Diseases
Gaucher disease Type 1
General population
Ashkenazi Jews
Other Jewish groups
Tay-Sachs disease
General population
Ashkenazi Jews
Other Jewish groups
Cystic fibrosis
Hemophilia
Sickle cell anemia
~1/60,000 to 1/200,000
~1/500 to 1/1,000
~1/60,000
~1/350,000
~1/2,500
 1/100.000
~1/2,500
~1/10,000
~1/400 (blacks)
Disease Frequency

13. The Enzymatic Defect in Gaucher
Disease
OH
O
O
OH
HO
OH
OH
O
OH
OH
HO
OH
O=C CH2 CH2 CH2 (CH2)n CH3
N OH
CH2 CH CH CH = CH (CH2)12 CH3
O=C CH2 CH2 CH2 (CH2)n CH3
N OH
HO CH2 CH CH CH = CH (CH2)12 CH3
Acid -Glucosidase
(Glucocerebrosidase)
Glucose Ceramide
Glucosyl Ceramide
+

14. Carbohydrate Unit of Native
Glucocerebrosidase
=Galactose, =Mannose, =Fucose, =N-acetyl-glucosamine, =Sialic Acid

15. I II III IV V VI VII VIII IX X XI
84GG IVS 2
R120W W184R N188K V191G
S196P G202R F2131
55 BP Deletion
L444P A456P V460V
D409H L444P A456P V460V*
*
*
*
The coding gene has been mapped to chromosome 1q21.
Over 300 mutations have been reported: 4 o them (N370S, L444P, 84GG, Rec alleles)
comprise>80% of the mutations

16. GAUCHER’S DISEASE
Three phenotypes are recognized:
Type 1 (non-neuronopathic form)
Type 2 (acute neuronopathic form)
Type 3 (subacute neuronopathic form)

17. Gaucher Disease: Phenotypes
Age at onset Childhood/ Infancy Childhood
Adulthood
Splenomegaly +  +++ ++ +  +++
Hepatomegaly +  +++ ++ +  +++
Skeletal disease/ -  +++ -- ++  +++
bone crises
Primary CNS disease Absent +++ +  +++
(1st to 5th decade)
Lifespan 6 to 80+ years ~2 years 2 to 60 years
Ethnicity/ Panethnic Panethnic Panethnic
demographic group Ashkenazi Jewish Norrbottnian
Frequency ~ 1/60,000 to  1/100,000  1/50,000
1/200,000
~ 1/500 to 1/1,000
(AJ)
Clinical Features Type 1 Type 2 Type 3

19. GAUCHER’S DISEASE
Affected organs:
• spleen
• liver
• bone marrow
• skeleton
• lung
• kidney
• central nervous system

21. GAUCHER’S DISEASE
Physicians involved in diagnosis
• paediatrician
• internist
• haematologist
• orthopaedic
• neurologist

23. Gaucher
Disease
Type 1
(Non-
Neuronopathic)
Enlarged
liver
Huge spleen
Easy bruising
due to low
blood platelets
Anemia
Bone damage

25. Signs and Symptoms Gaucher type 2
• Abnormal pattern of respiration
• Dysphagia
• Dystonia
• Encephalopathy
• Hepatomegaly
• Ophthalmoplegia
• Spasticity
• Splenomegaly
• Strabismus
• Cough

26. Gaucher Disease: Clinical Diagnosis
Asymptomatic splenomegaly (4x to 70x normal)
usually with hepatomegaly (1.5x to 10x normal)
Thrombocytopenia and/or anemia with bruising or
bleeding
Bony lesions with or without symptoms
Aseptic necrosis of hip is common in adults
Bleeding disorder with prolonged clotting, excess
menstrual flow
Growth retardation in children or delayed puberty in
adolescence
Common Presenting Signs

27. Gaucher Disease:
Common Misdiagnoses
Lymphoma
Leukemia
Bleeding Disorders
Osteomyelitis
Legg-Calvé-Perthes

28. Gaucher Disease: Clinical Diagnosis
Liver and/or spleen
Spleen with  platelets
Recurrent bony pains
Bone lesions apparent on X-ray
Growth retardation in children
Bleeding diathesis

29. Gaucher Disease: Lab Diagnosis
Specific diagnosis
Enzyme deficiency
Mutation analysis helpful adjunct
 Glucocerebroside
Supportive diagnosis
Gaucher cells in bone marrow
Gaucher cells in liver biopsy
 Chitotriosidase, Total acid phosphatase, 
Angiotensin converting enzyme,

30. Gaucher Disease: Enzyme Diagnosis
Deficiency in all tissues
WBC most common source
Amniocytes/chorionic villi
Cultured skin fibroblasts
Tissue biopsy samples

31. Gaucher Disease: Treatment
Hematologic
Iron and vitamin
supplementation
Supportive intervention,
transfusions
Total or partial splenectomy
Androgen therapy
Erythropoietin (generally not
useful)
Skeletal disease
Pain management, bone crises
Joint prosthesis
Fracture management
Calcium supplementation
Bone marrow
transplantation
High risk, ethical issues
Prenatal diagnosis
Heterozygote/homozygote
detection
Enzyme replacement
Nonspecific Care Specific Care

32. RISULTATI
Curve crescita di maschi
• Evidenza di un ritardo di
crescita nei pazienti con
inizio della TES in età
puberale
• Mantenimento del
percentile di crescita nei
pazienti con inizio della TES
in età prepuberale
• Recupero della crescita in
tutti i pazienti con percentili
di crescita ˂5° a T0

33. RISULTATI
Curve di crescita femmine
• Evidenza di un ritardo di
crescita nei pazienti con
inizio della TES in età
puberale
• Mantenimento del
percentile di crescita nei
pazienti con inizio della TES
in età prepuberale
• Recupero della crescita in
tutti i pazienti con percentili
di crescita ˂5° a T0

34. GAUCHER E PARKINSON

36. • Nei pazienti PD le mutazioni del gene GBA sono presenti con più
frequenza rispetto alle mutazioni di altri loci coinvolti nell’insorgenza
della malattia.
• Essere portatori di mutazioni in GBA rappresenta il principale
fattore di rischio di carattere genetico associato all’ insorgenza di
PD.
Il gene mutato con più alta frequenza nei casi di PD sporadici è GBA!!!

37. 5691 PD pts (780 Ashkenazi Jews) - 4898 controls (387 Ashkenazi Jews).
Sidransky et al., NEJM, 2009
The odds ratio for
any GBA mutation in
PD pts versus
controls was 5.43
across centers.

38. Formazione di aggregati proteici formati da proteine con folding non
corretto.
Formazione di aggregati → fibre con struttura amilode = b-sheets
strettamente intrecciati e impaccati
Malattia di Parkinson: formazione di aggregati di synucleina (a-syn),
proteina coinvolta nel traffico delle vescicole contenenti
neurotrasmettitore: corpi di Lewy
NEURODEGENERAZIONE
Meccanismo comune:
Pathogenesis of PD in GD1
a-syn si accumula in modelli animali di GD e pazienti PD che
portano mutazioni nella GBA

39. Andrea Dardis
Biologo Responsabile Laboratorio
PhD in Biologia Molecolare
Stefania Zampieri
Biologo
PhD in Medicina molecolare
e rigenerativa
Silvia Cattarossi
Tecnico di laboratorio
Biologo
www.malattierare.aou.udine.it
Centro di Coordinamento
Regionale Malattie Rare
Ospedale AccademicoAOU
“S.M. Misericordia” - Udine
Giovanni Ciana
Pediatra

40. • Peripheral neuropathic pain in type 1
Gaucher disease – GD1
•

41. • Malattia rara
• incidenza 1:60 000 (Ashkenaziti 1:1000),
• prevalenza: 1:100 000
• Il dolore è un sintomo disabilitante nel GD1
considerato correlato al coinvolgimento osseo (crisi
ossee)
• Alcune recenti evidenze di aumentata incidenza di
neuropatia periferica
• Presenza di parestesie
• Casi singoli con sidrome dolorosa cronica severa non
inquadrata
Gaucher tipo 1

42. No pain Pain Bone crisis
Symphtoms at T0
No pain Pain
Symphtoms at Tx
13 pts
5 pts
5 pts
10 pts
13 pts
Osservazione di 23 pazienti
con GD1 in ERT con followup
di 6 - >20 anni

43. Pazienti e Metodi
25 pazienti con GD1: 13 donne, 12 uomini;
23 in terapia ERT (mediana 17 anni), 2 naïve.
Storia clinica e comorbidità raccolte retrospettivamente
Criteri di esclusione: presenza di comorbidità per neuropatia periferica (diabete,
altre patologie metaboliche, abuso alcolico, HCV, HBV, disimmunità…)
Caratterizzazione del dolore.
• Douleur Neuropathique en 4 questionnaire (DN4),
• Neuropathic Pain Symptom Inventory (NPSI),
• Quantitative Sensory Testing (QST),
• Nerve Conduction Studies (NCS) ed EMG (incluso SCV n.femorocutaneo
laterale)
• Skin biopsy (PGP9.5) a livello della coscia prossimale e distale

44. Multimodal Quantitative Sensory Testing - QST
10 items
 Thermal thresholds(cold CDT; warm WDT)
 paradoxical heat sensations (PHS)
 Painful thermal thresholds (cold CP; heat HP)
 Vibratory sensation (VDT)
 pressure pain threshold(PPT)
 Mechanical detection threshold (MDT)
 dynamic mechanical allodynia (DMA)
 Wind-up ratio (WUR)

45. risultati
Dolore
12 su 25 pazienti (48%)
presentavano un dolore
significativo suggestivo di dolore
neuropatico con prevalente
distribuzione prossimale
Anche i due pazienti non in ERT-
therapy presentavano un dolore
(NRS>6)
Qualità del dolore: freddo
doloroso, dolore puntorio, dolore
tagliente.
22 pazienti presentavano
sensazioni di freddo profondo
fastidioso senza dolore (NRS=2-3)

46. EMG-ENG: lo studo di conduzione
nervosa era nei limiti di norma eccetto in
2 pazienti (STC in 1 paziente,
radicolopatia stabilizzata L5-S1). Non
polineuropatia. Nei limiti in tutti la
conduzione del nervo femoro-cutaneo
laterale.
risultati

47. Sensory profile
 Soglie termiche
(CDT-WDT) ridotte
con errata
sensation
(bruciore al posto
di freddo)
 Paradoxycal heat
sensation (PHS)
allo stimolo
alternato
 Ipoestesia tattile
MDT
 Iperalgesia PPT

48. Skin biopsy eseguita in 21/25
In 20 presenza di denervazione
epidermica (in 13 con trend non
lunghezza dipendente)
risultati
DL
IENF/mm
DLPth Pth
GD1
Healthy subject

49. Distal leg
Proximal thigh

50. Il dolore nella malattia di Gaucher tipo 1 non è
solo dolore osseo
 La malattia di Gaucher tipo 1 presenta un elevata prevalenza di
dolore neuropatico periferico correlata a sofferenza delle fibre
nervose di piccolo calibro.
 Anche i pazienti non in terapia presentano neuropatia delle
piccole fibre e dolore neuropatico che rende meno probabile il
possibile danno iatrogeno (ERT-related)
 La neuropatia dovrebbe essere presa in considerazione quale altra
manifestazione neurologica nel GD-1 e valutato il trattamento.
 La distribuzione dei sintomi e del danno neuropatico potrebbe
correlarsi a un danno principale a livello dei gangli delle radici
dorsali.
conclusione

51. Proximal thigh