Approccio alle malattie genetiche pediatriche: diagnosi e clinica

Mutazione

E’ una modificazione permanente, ereditabile, di una o più basi nella sequenza del DNA (genotipo).

Il DNA non codificante è circa il 95% del totale.

Il Fenotipo è dovuto ai caratteri geneticamente determinati e che vengono trasmessi con modalità Dominante o Recessiva tramite autosomi o eterosomi (soprattutto X-linked).

SINDROME Difetti multipli legati ad un’unica causa (genetica e non) precoce (embrione) che agisce su più campi di sviluppo durante l’embriogenesi.

Caratteristiche delle sindromi monogeniche

• Sono molto numerose.

• Sono dovute a mutazioni di un SINGOLO GENE.

• Riconoscono meccanismi di trasmissione mendeliana (AD, AR, X-linked).

• Una stessa mutazione può presentarsi con fenotipi differenti: il fenotipo origina infatti dall’interazione di diversi fattori.

Principali Sindromi monogeniche

Sindrome a trasmissione AUTOSOMICA DOMINANTE • ACONDROPLASIA • ANGELMANN • BECKWITH WIEDEMANN • CORNELIA DE LANGE • NOONAN • PREDER WILLI • WILLIAMS 4p16.3 15q11-q13 11p15 3q26.3

12q24.2-q24.31

15q11 7q11

Sindrome a trasmissione AUTOSOMICA RECESSIVA • BARDET BIEDL • FANCONI Sindrome a trasmissione X-LINKED • X FRAGILE

ANOMALIE CROMOSOMICHE

Si indicano tutte le alterazioni che riguardano il NUMERO o la STRUTTURA dei cromosomi Le anomalie cromosomiche sono responsabili di circa il 50% degli aborti spontanei e sono un’importante causa di malformazioni Si stima che 1 neonato su 170 presenti un’anomalia cromosomica

L’epidemiologia delle anomalie cromosomiche

Principali Sindromi cromosomiche

• SINDROME DI DOWN • SINDROME DI EDWARDS • SINDROME DELL’ X FRAGILE • SINDROME DI TURNER • SINDROME DI KLINEFELTER ( trisomia 21) ( trisomia 18) ( XO) ( XXY)

TRISOMIE

Le trisomie sono le anomalie cromosomiche più frequenti nella specie umana 26%

Trisomia del cromosoma 21

TRISOMIA 21 1 neonato: 750 1:222 di tutte le gravidanze • • Età materna Rischio di trisomia 21 20-24 >45 1:1400 1:25

In circa il 4% dei soggetti Down, la trisomia del cromosoma 21 è conseguente a traslocazione robertsoniana presente in uno dei genitori Per questo motivo è necessario effettuare l’indagine citogenetica in tutti i soggetti Down anche quando la diagnosi clinica è ovvia

: 45,XX,t(14;21)

Traslocazioni Robertsoniane Nor Bil Tris. 14 Mon 14 Mon 21 Tris 21

La Sindrome di Down può essere diagnosticata : • 12°-13° SG VILLOCENTESI (prelievo di cellule da cui si svilupperà la placenta, i villi coriali appunto) 16°-18° SG AMNIOCENTESI (prelievo di con una siringa di una piccola quantità del liquido amniotico, che avvolge il feto all’interno dell’utero) Proposte a donne ad ALTO RISCHIO: • Età superiore a 35 anni • Precedente figlio con S. di Down

Donne < 35 anni:

• Test sierologico “TRIPLE TEST” (15°-17°SG)

↓

alfa-fetoproteina

↓

estriolo libero

↑ beta

HCG • Ecografia fetale: plica nucale femore corto anomalie cardiache o gastrointestinali

Plica nucale in trisomia 21

Nei feti affetti da cromosomopatia lo spessore del derma a livello nucale risulta aumentato

Trisomia 21 e Sindrome di Down

I tratti fenotipici sono molteplici, nessuno patognomonico di per sé, ma assai caratteristici nel loro insieme, e spesso consentono la diagnosi alla nascita.

• IPOTONIA ASSIALE • Riflesso di Moro +/ • LASSITA’ DELLE ARTICOLAZIONI • CRANIO BRACHICFALICO CON OCCIPITE PIATTO

Piega palmare unica

Problemi di salute nelle persone Down • Anomalie cardiache congenite (30-50%) • Atresia o stenosi duodenale congenita • Cataratta congenita (15%) • Malattie polmonari croniche (30%) • Epilessia (37%) • Elevata incidenza di patologie autoimmuni.

• Elevata incidenza di leucemia mieloide acuta.

• Grado variabile di ritardo mentale. • Ritardo di crescita.

• Deficit sensoriali acquisiti (50%): udito, vista • Osteoporosi con conseguente frattura delle ossa lunghe (50%) • Demenza presenile tipo Alzheimer (42%)

Anomalie cardiache congenite (30-50%) LIEVI (come alcune comunicazioni interventricolari) possono andare verso una risoluzione spontanea GRAVI possono essere corretti chirurgicamente in modo definitivo o palliativo

Dopo i 18 anni è poi necessario eseguire periodicamente (a distanza di 4-5 anni) un ecocolordoppler cardiaco, per evidenziare l'eventuale comparsa di un prolasso della mitrale che ha in queste persone una incidenza del 50% rispetto al 15% delle persone che non hanno la SD.

Eccesso di peso e obesità Aumento improvviso dell'andamento dei vari centili del peso, a partire dall'età di 9 anni Malattie autoimmuni Celiachia, Diabete, ipotiroidismo ……… Il 50% delle persone con SD presentano ipotiroidismo subclinico (TSH 5-10 mU/L, FT3 e FT4 normali) Con il tempo tende a progredire verso l’ipotiroidismo comclamato.

Controllo ortopedico Il più rilevante di questi problemi è la dislocazione atlanto-assiale, cioè l'allontanamento del dente dell'epistrofeo dalla lamina anteriore dell'atlante Sintomatologia clinica può essere: • assente • modeste turbe neurologiche (formicolio agli arti superiori) • più gravi (difetti della deambulazione, mancato controllo degli sfinteri, paralisi completa e morte) quando il dente dell'epistrofeo determina una compressione sul midollo spinale Il difetto è in genere dovuto (10% dei soggetti) a malformazione del dente dell'epistrofeo ed alla lassità dei legamenti che lo tengono aderente all'atlante, ma solo l'1% di queste va incontro aconseguenze più gravi.

Demenza presenile tipo Alzheimer (42%) Rischio aumentato rispetto alla popolazione non Down di andare incontro al morbo di Alzheimer Il gene precursore della sostanza amiloide (una delle componenti anatomopatologiche dell'Alzheimer) è localizzato nel cromosoma 21 e viene espresso in eccesso Ne consegue che la sostanza amiloide negli strati superficiali dei lobi frontali cerebrali si deposita precocemente nel cervello dei soggetti con SD, in particolare

MONOSOMIE

Meiosi I Meiosi II Metafase I Anafase I Un gamete con un cromosoma in più si può formare in seguito a non-disgiunzione alla meiosi I o alla meiosi II

Non disgiunz. alla MI 46 cromos 22 cromos 24 cromos 22 cromat 22 cromat 24 cromat 24 cromat

Non disgiunz. alla MII 46 cromos 23 cromos 23 cromos 23 cromat 23 cromat 24 cromat 22 cromat

Monosomie autosominche complete mai riscontrate nel soggetto vivente Aborto

Possibili monosomie dei cromosomi sessuali

La maggior parte dei soggetti 45,X si origina in seguito a un errore nella spermatogenesi o alla perdita del cromosoma del sesso di origine paterna nelle prime fasi dell’embriogenesi

Cariotipo: 45,X (~1/2.500 neonati femmine)

45,X fetuses are frequently associated with nuchal cysts, severe lymphedema, or hydrops fetalis. Feto con cariotipo 45,X

Cariotipi associati alla sindrome di Turner 45,X 46,X,i(Xq) 45,X/46,XX L’isocromosoma Xq è sempre inattivo.

L’associazione i(Xq)/sindrome di Turner suggerisce che la sindrome è dovuta a aploinsufficineza di geni localizzati in Xp

Caratteristiche tipiche della SdT e patologie associate:

    

Ipogonadismo ipergonadotropo bassa statura anomalie cardio vascolari, renali dismorfismi facciali, anomalie mani e piedi linfedema,

  

Patologie autoimmuni (celiachia, tiroidite, diabete mellito) Ipertensione Aumentato rischio di sviluppare sovrappeso/obesità

SINDROME DI TURNER • GH

• ESTROGENI..ESTRO- PROGESTINICI La terapia endocrinologica ha lo scopo di migliorare la prognosi staturale e di indurre e mantenere i caratterri sessuali secondari

Sindrome di Klinefelter

Frequenza alla nascita: 1 su 1000 neonati maschi Soggetti affetti : 47 cromosomi, con un cromosoma X sovrannumerario Cariotipo: 47, XXY

• ipogonadismo (testicoli di dimensioni ridotte) • bassi livelli di testosterone • mancata produzione di spermatozoi (azoospermia) • sterilità • sproporzione tra lunghezza degli arti e tronco • statura superiore alla media

la maggior parte ha difficoltà verbali

I bambini, imparano spesso a parlare molto più tardi rispetto ai coetanei e possono avere difficoltà ad imparare a leggere ed a scrivere

Come e quando è diagnosticata l'XXY?

Prima della nascita: amniocentesi o CVS Prima Infanzia: Difficoltà del bambino nell'imparare a comunicare; Difficoltà con lettura e scrittura; Atteggiamento timido e passivo (n.b.: molti bambini hanno queste caratteristiche pur non avendo la sindrome XXY) Alta statura Adolescenza: per lo sviluppo di ginecomastia e ritardo di pubertà disposizione ginoide adipe

Diagnosi spesso viene posta solo in età adulta, nel corso di analisi eseguite per infertilità di coppia: circa il 10% dei maschi azoospermici (con liquido seminale privo di spermatozoi) presenta sindrome di Klinefelter

SINDROME DI KLINEFELTER

• Alta statura disarmonica • Ipogonadismo ipergonadotropo • Ginecomastia • Obesità (adulti) • Ritardo mentale lieve, variabile

XXY

• sviluppo puberale completo • alta statura • aspetto modestamente ginoide • evidente dissociazione grave ipotrofia testicolare.

tra lo sviluppo del pene e delle gonadi con CARIOTIPO 47 XXY S.KLINEFELTER

FOLLOW-UP periodico per eventuale indicazione terapeutica sostitutiva

DELEZIONI

Wolf-Hirschhorn syndrome patients: 4p ( circa 1:50.000)

Delezione cromosomica terminale in 4p e sindrome di Wolf-Hirschhorn Le malformazioni fenotipiche associate alla delezione sono causate dalla monosomia per una serie di geni contenuti nella regione deleta

Esempio di delezione interstiziale

Delezione di un cromosoma 15q11-q13 e sindrome di Prader-Willi.

Questa delezione ha una frequenza di circa 10.000

~4 Mb 15

N.B.: delezioni di questa taglia sono ai limiti del rilevamento microscopico.

Ai fini diagnostici occorre quindi utilizzare metodi di citogenetica molecolare (FISH)

• Delezione del braccio lungo cromosoma 15 di origine paterna • Disomia uniparentale materna • Traslocazione • Mutazione dell’Imprinting Center

Tecniche diagnostiche

• CARIOTIPO con “allungamento” (> 550 bande) • Ricerca dei POLIMORFISMI GENETICI (per disomia uniparentale materna) • FISH (Fluorescent in situ Hybridization) l’adesione della sonda di DNA (complementare alla regione 15q11-13) al cromosoma 15 si evidenzia come un’immagine fluorescente • Test di METILAZIONE del DNA permette di evidenziare una delezione e di differenziarne l’origine (paterna o materna), senza la necessità di studiare il cariotipo dei genitori

disomia e trisomie 15 (mosaici) fenotipo tipico fenotipo più lieve, migliori funzioni cognitive fenotipo più grave

Prader-Willi Syndrome (circa 1:10.000)

SINDROME di PRADER – WILLI (PWS)



è la forma più comune di obesità su base genetica, dovuta ad una anomalia del cromosoma 15



incidenza: 1:10.000 - 1:16.000

• ipotonia neonatale generalizzata • tipiche note dismorfiche • ritardo psicootorio variabile • iperfagia obesità grave • ipogonadismo • iposomia

Iperfagia Obesità Gravi complicanze Morte prematura

PWS: Criteri maggiori ( Holm)

1 - Ipotonia neonatale ed infantile che si risolve con l’età 2 - Difficoltà di alimentazione nell’infanzia con stentato accrescimento ponderale 3 - Obesità centrale che inizia tra 1 e 6 anni di età 4 - Tratti somatici caratteristici (occhi a mandorla; strabismo; microdontia; bocca con angoli rivolti in giù) 5 - Ipogonadismo: ipogenitalismo e sviluppo puberale incompleto 6 - Sviluppo psicomotorio ritardato e deficit mentale 7 - Problemi comportamentali (iperfagia) 8 - Anomalie citogenetiche / molecolari tipiche

3 anni

PWS: Criteri minori (Holm)

1 - Anamnesi neonatale tipica 2 - Caratteristiche comportamentali (accessi di ira, atteggiamento ossessivo/compulsivo) 3 - Disturbi del sonno / apnea 4 - Iposomia dall’età di 15 anni 5 - Ipopigmentazione 6 - Acromicria (mani < 25°c.le , piedi < 10° c.le) 7 - Mani affusolate con margine ulnare rettilineo 8 - Anomalie oculari 9 - Saliva densa e viscosa 10 - Lesioni cutanee da grattamento 11 - Deficit del linguaggio

DISTURBI DELLA TERMOREGOLAZIONE IPOGONADISMO IPOSOMIA

DISFUNZIONE IPOTALAMICA

IPOTONIA IPERFAGIA DISTURBI DEL SONNO RIDOTTA SENSIBILITA’ AL DOLORE

GH

CARDIOLOGO OCULISTA ORTOPEDICO FISIOTERAPISTA EDUCATORI DIETOLOGO OTORINOLARINGOIATRA LOGOPEDISTA PEDIATRA PSICOLOGO SPECIALISTA ENDOCRINOLOGO

FAMIGLIA

Chromosome 7q deletion and Williams syndrome (circa 1:20.000)

q11.23

(1,5 Mb) 7

N.B.:Non identificabile con citogenetica classica

Sindrome di Williams

In generale : Basso peso alla nascita Ritardo mentale Bassa statura Facies dismorfica Varie anoamlie di m ani e piedi Difetti cardiaci congeniti Malformazioni cerebra li Malformazioni del sistem a genito -urinario

TRASLOCAZIONI

Cromosoma in aneuploidia 1 trisomia 2 trisomia 3 trisomia 4 trisomia 5 trisomia 6-12 trisomia 13 trisomia 14 trisomia 15 trisomia 16 trisomia 17 trisomia 18 trisomia 19-20 trisomia 21 trisomia 22 trisomia XYY disomia XXY disomia XO monosomia XXX trisomia Traslocazioni Triploidi e Tetraploidie Mosaici Numero fra gli aborti spontanei 0 159 53 95 0 561 128 275 318 1229 10 223 52 350 424 4 4 1350 21 239 1275 450 280 Numero fra i neonati 0 0 0 0 0 0 17 0 0 0 0 13 0 113 0 46 44 8 44 216 0 0 49

.

In 85.000 gravidanze: 455 traslocazioni: 0,5%

Traslocazioni reciproche e loro conseguenze

In seguito alla traslocazione si formano due cromosomi derivativi

der(4)t(4;8)(p16;p23) and Wolff-Hirschhorn syndrome

Sindrome dell’ X FRAGILE (o di Martin Bell) E’ La causa più comune di ritardo mentale nel maschio, ed è la seconda per importanza in totale dopo la S. di Down.

Colpisce circa 1 / 4000 nati Legata alla presenza di un sito fragile sul cromosoma X.

Mutazione responsabile della espansione di una tripletta (CGG) nel gene denominato FMR-1 localizzato nella regione Xq27.3: condizioni normali: soggetti con premutazione: soggetti affetti: n° triplette 6 – 50 50 – 200 > 200 AMPLIFICAZIONE ipermetilazione responsabile di mancata trascrizione e frattura cromatidica La transizione da stato di premutazione a quello di mutazione è possibile solo nell’ambito della meiosi femminile in seguito ad un meccanismo di imprinting materno.

Alla nascita il fenotipo normale In seguito: • alta statura • macrocefalia • facies allungata con mento prominente • Ipertelorismo • padiglioni auricolari ampi e sporgenti • palato ogivale • iperlassità articolare • macrorchismo con esordio puberale • Ipotonia • RITARDO MENTALE evolutivo medio-grave

Neonato con malformazioni multiple Avvio di un processo diagnostico complesso il cui obiettivo primario è giungere ad una precisa definizione nosologica.

ITER DIAGNOSTICO spesso problematico : Identico pattern fenotipico può riconoscere cause e processi evolutivi diversi.

ITER DIAGNOSTICO

1. Indagine anamnestica.

2. Analisi del fenotipo.

3. Esecuzione di indagini specialistiche. ESPERIENZA

ANAMNESI

1. FAMILIARE compilazione di un albero genealogico possibili fattori preconcezionali : CONSANGUINEITA’,POLIABORTIVITA’, MORTI NEONATALI, ETA’ AVANZATA PATERNA O MATERNA.

2. GRAVIDICA 3. PERINATALE