GANGLIOSIDOSI Codice esenzione : RFG030
Definizione
Un gruppo di malattie ereditarie spesso fatali contraddistinte dall'accumulo di gangliosidi nei lisosomi, dovuto a deficit enzimatici. Le gangliosidosi includono la malattia di Tay-Sachs, la gangliosidosi GM1, gangliosidosi GM2 e la malattia di Sandhoff; esse sono accumunate dalla degenerazione del sistema nervoso con esordio nella prima o seconda infanzia. (Menkes, Textbook of Child Neurology, 5th ed, pp89-97) (Medline Thesaurus).
Segni e sintomi
GANGLIOSIDOSI GM1
La Gangliosidosi GM1 e una malattia rara con manifestazioni cliniche eterogenee. Rappresenta una malattia neurosomatica che si sviluppa prevalentemente nella prima infanzia
(forma infantile; tipo 1). Casi di successiva comparsa sono stati descritti meno frequentemente e classificati clinicamente come forma infantile/giovanile (tipo 2) e forma adulta/cronica (tipo 3).
Colpisce entrambi i sessi. Sono stati descritti casi di diversa origine etnica. E' stata calcolata per la forma infantile una incidenza di 1 su 3700 nati vivi. I pazienti adulti sono stati descritti piu spesso in Giappone, ma non se ne conosce l'incidenza.
Gangliosidosi GM1 infantile (tipo 1)
I segni e sintomi clinici compaiono nella prima infanzia, dopo un normale sviluppo, ma alcuni pazienti presentano delle anomalie fisiche e neurologiche immediatamente dopo la nascita. Nei casi gravi l'appetito e scarso, la suzione e debole, l'aumento di peso e al di sotto della norma. Si osservano a volte ascite e/o edema alle estremita. Nella maggior parte dei casi l'arresto o il ritardo nello sviluppo si osserva fra i 3 e i 6 mesi. Poi i segni di un grave danno cerebrale diventano evidenti. Il definitivo deterioramento funzionale del sistema nervoso segue entro alcuni mesi. I pazienti possono presentare una risposta esagerata ai suoni. I riflessi tendinei profondi sono iperattivi, e i segni piramidali sono positivi. L'ipotonia muscolare generalizzata che si osserva negli stadi iniziali della malattia viene gradualmente sostituita da una rigidita spastica, associata a frequenti crisi epilettiche convulsive. Le chiazze maculari rosso ciliegia hanno un significato patognomonico. Si osserva di frequente l'opacita corneale. Negli stadi tardivi della malattia e presente un'atrofia del nervo ottico, e la retina diventa edematosa. L'epatosplenomegalia e quasi sempre presente. Nei casi tipici sono evidenti e progressivi il dismorfismo e la displasia scheletrica. Sono state descritte le seguenti modificazioni dismorfiche: pelle spessa e ruvida; protuberanza frontale; ponte nasale depresso; orecchi larghi e con attaccatura bassa, aumentata distanza tra il naso ed il labbro superiore, irsutismo nella fronte e nel collo; ipertrofia gengivale; e macroglossia. E' presente cifoscoliosi dorsolombare. Le mani sono grandi e le dita sono corte e tozze. I muscoli interossei sono atrofici. Le articolazioni sono rigide, con contratture generalizzate. Tuttavia queste tipiche espressioni dismorfiche non sono sempre evidenti nei pazienti in eta infantile. Infatti, molti pazienti si sono presentati con la malattia neurodegenerativa, senza evidenti alterazioni fisiche.
Gangliosidosi GM1 tardo-infantile/giovanile (tipo 2)
Le gangliosidosi di tarda insorgenza sono state raggruppate in due sottotipi- la forma tardo-infantile e la forma adulto-cronica. Le manifestazioni cliniche presenti nei pazienti adulti sono uniformi, ma i pazienti con insorgenza relativamente precoce (tarda infanzia) si presentano con fenotipo eterogeneo.
La studio di Gonatas e Gonatas ha descritto un caso di 'lipidosi della tarda infanzia', ma lo sviluppo psicomotorio del paziente ha subito un ritardo nella prima infanzia, e ha sorriso e guardato la madre solo tra l'8 e il 10 mese di eta. Il deterioramento definitivo e iniziato attorno ai 14 mesi, e nei 2 mesi che hanno preceduto la morte avvenuta a 25 mesi si sono riscontrate crisi epilettiche miocloniche e convulsioni generalizzate.
Due gemelli descritti da Derry et al. presentavano quasi lo stesso decorso clinico dopo che il deterioramento era iniziato. Tuttavia il loro sviluppo era normale fino ad 1 anno di eta. Hanno iniziato a camminare senza supporto tra i 10 e gli 11 mesi, ma sono diventati meno responsivi e hanno cominciato ad avere difficolta nell'alimentarsi a 13 mesi e hanno smesso di camminare a 14 mesi. A circa due anni di eta avevano raggiunto uno stato di quadriplegia spastica. Il disco ottico era pallido, ma non si osservavano le chiazze rosso ciliegia. Non erano presenti ne la visceromegalia ne il dismorfismo,
descritti per la forma infantile. La radiografia era normale; non erano emerse deformita o displasia. Sulla base dei reperti di questi casi, Derry et al. hanno diviso la gangliosidosi GM1 di tipo 1 (infantile) e tipo 2 (tardo infantile).
Cinque pazienti appartenenti a due famiglie hanno presentato un simile andamento clinico, e sono stati definiti affetti da 'Gangliosidosi GM1
giovanile'. I disturbi dell'andatura sono stati osservati tra i 12 e i 18 mesi, e successivamente il deterioramento psicomotorio e diventato evidente. Non sono state riscontrate specifiche anomalie somatiche generali. Le crisi epilettiche si sono osservate frequentemente dopo i 2 anni e non erano piu controllate dagli anticonvulsionanti tra i 3 e i 5 anni.
Gangliosidosi GM1 adulto/cronica (tipo 3)
Nel 1977 sono stati riportati i casi di 6 pazienti affetti da deficit ereditario di ?-galattosidasi. Tre giovani adulti (da 15 a 22 anni) hanno mostrato una progressiva atassia cerebellare, mioclono, macchie rosso ciliegia, e dismorfismo. L'attivita intracellulare della ?-galattosidasi era bassa. Altri due gemelli, di 34 e 30 anni, mostravano diverse espressioni fenotipiche, con una progressiva malattia piramidale ed extrapiramidale e atrofia muscolare, ma senza dismorfismo e macchie rosso ciliegia. L'attivita della ?-galattosidasi era estremamente bassa nei leucociti, nei fibroblasti e nel plasma. E' stato concluso che essi erano affetti da una forma clinica nuova della gangliosidosi GM1 causata da un difetto genetico della ?-galattosidasi (forma adulta). Questa conclusione e stata successivamente supportata dalla dimostrazione di un aumento del ganglioside GM1 nei fibroblasti. Questa forma e molto rara; sono state riportate circa 20 famiglie in Giappone, ed alcune in altre aeree.
La distonia rappresenta la manifestazione neurologica maggiore. I disturbi della marcia o del linguaggio sono nella maggior parte dei casi il primo segno. La postura distonica si sviluppa gradualmente. Sono presenti segni piramidali. Il deterioramento dell'attivita intellettiva non e importante. Non sono descritte le macchie rosso ciliegia, ma in alcuni casi si e osservato offuscamanto corneale. Il dismorfismo non e evidente. Sono usualmente descritte lievi modificazioni vertebrali.
Manifestazioni cliniche atipiche
Sono state riportate numerose telangiectasie isolate o in gruppo nell'addome, nel pube, nelle cosce e nella faccia di un paziente affetto dalla forma infantile. L'angiocheratoma ha rappresentato uno dei segni clinici prominenti in alcuni bambini affetti dalla forma infantile: le lesioni erano a capocchia di spillo, color porpora, lievemente sopraelevate, sparse nel torace, nell'addome e nell'avambraccio.
L'interessamento cardiaco ha rappresentato un'altra manifestazione particolare in alcuni pazienti. La cardiomiopatia e stata osservata in un bambino che presentava dismorfismo, displasia scheletrica, e visceromegalia.
La miocardiopatia congenita, la debolezza muscolare, e l'ipotonia erano i sintomi maggiori in un neonato, che successivamente sviluppo epatosplenomegalia e mori di insufficienza cardiaca. La sua condizione clinica assomigliava a quella della malattia di Pompe (glicogenosi infantile di tipo II). In un'alta paziente femmina si sono sviluppate una progressiva cardiomiopatia (insufficienza cardiaca congestizia) e una miopatia scheletrica (ipotonia e debolezza) all'eta di 4 mesi.
L'interessamento del tratto respiratorio era considerevole in due neonati. In un caso si sono ripetute diverse infezioni respiratorie e il bambino e morto all'eta di 10,5 mesi per insufficienza respiratoria.
Sono state riportate nel periodo neonatale l'idrope fetale e l'ascite.
Reperti di laboratorio
La conta ematica e normale. In molti casi e stata osservata una vacuolizzazione dei leucociti, che e meno frequente nei casi ad insorgenza tardiva. I vacuoli appaiono pieni alla microscopia elettronica. I linfociti e i neutrofili mostrano dei granuli citoplasmatici eosinofili. L'iperlipidemia di tipo IV e stata documentata in due pazienti di due famiglie diverse; i trigliceridi e le pro-?- lipoproteine erano aumentate. Si e riscontrato un aumento della fosfatasi alcalina sierica in 5 pazienti.
Nel midollo spinale sono presenti grandi cellule schiumose o cellule balloniformi, ma in numero minore rispetto alla malattia di Gaucher o di Niemann-Pick. Il citoplasma e finemente granulato. I linfociti sono fortemente vacuolati. La vacuolizzazione e meno frequentemente osservata nei casi adulti, e puo non essere riscontrata nel tipo ad insorgenza nella tarda infanzia/giovinezza o nei casi adulti
Le routinarie analisi urinarie sono normali. Cellule schiumose mononucleari possono essere riscontrate nel sedimento.
La conta cellulare e le proteine nel liquido cerebrospinale sono normali. Il ganglioside GM1 E aumentato in pazienti adulti e in pazienti in cui l'insorgenza della malattia e stata piu precoce. Il riscontro di ganglioside GM1 nel liquido cerebrospinale puo essere utile nella diagnosi e nel monitoraggio delle GM1 gangliosidosi.
Nei pazienti che presentano cardiomiopatia l'elettrocardiografia e l'ecocardiografia hanno rilevato segni di ipertrofia ventricolare.
All'elettromiografia non sono stati riscontrati segni di denervazione. Il numero, la durata e l'ampiezza dei potenziali di accettabilita muscolare sono normali. Le velocita di conduzione nervosa sono normali.
L'elettroencefalogramma puo essere normale negli stadi iniziali della malattia. La generalizzata disritmia accompagnata da attivita irregolare bassa degli stadi iniziali diventa via via piu pronunciata attorno ai 2-3 anni di eta nei pazienti affetti dalla forma infantile. L'elettroretinogramma e risultato normale in tutti i pazienti studiati, ma i potenziali visivi evocati erano variamente alterati.
Le alterazioni scheletriche sono generalmente rilevanti, anche se si sono osservati casi di rapido deterioramento psicomotorio nella prima infanzia accompagnati da una minima displasia ossea. Le ossa sono generalmente rarefatte con grossolana trabecolazione. Le deformita vertebrali sono notevoli; e presente ipoplasia della regione toraco-lombare. L'eta ossea e ritardata. Le ossa lunghe sono corte, la regione centrale e piu larga, con assottigliamento sia prossimale sia distale. Le ossa metacarpali sono a forma di cuneo con una costrizione prossimale, il quinto metacarpo e frequentemente il piu espanso e deformato. E' presente una copertura dell'omero dovuta alla formazione di nuovo osso subperiostale. Con l'aumento dell'eta la parete corticale ispessita viene rimossa dall'espansione della cavita midollare. Sono coinvolte anche altre ossa: ossa del cranio ispessite, fossa pituitaria poco profonda e allungata, costole allargate a forma di spatola, displasia acetabolare e testa del femore appiattita con ossificazione irregolare; dislocazione bilaterale delle articolazioni dell'anca. Le alterazioni scheletriche nei pazienti adulto/cronici sono caratterizzate da platispondilia, spazi intervertebrale diminuiti, scoliosi, ipoplasia acetabolare, e teste femorali appiattite.
La tomografia assiale computerizzata e la risonanza nucleare magnetica del cranio dimostrano una diffusa atrofia del sistema nervoso centrale (atrofia corticale generalizzata e allargamento dei ventricoli) e le caratteristiche connesse alla perdita di mielina nella sostanza bianca nei pazienti che hanno esordio precoce. Nei casi adulti la TAC evidenzia una atrofia cerebrale diffusa ma lieve, o una atrofia localizzata del nucleo caudato. (C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition).
GANGLIOSIDOSI GM2
Le gangliosidosi GM2 rappresentano un gruppo di disordini ereditari causati dall'eccessivo accumulo di ganglioside GM2 e dei relativi glicolipidi , soprattutto nelle cellule neuronali. L'idrolisi enzimatica del ganglioside GM2 richiede che venga complessato con un cofattore substrato-specifico, l'attivatore GM2. Ci sono due isoenzimi della ?-esosaminidasi, la Hex A, che ha struttura a?, e la Hex B che ha struttura ??. Le alterazioni in ciascuno dei seguenti tre geni puo condurre alle GM2 gangliosidosi: HEXA, che codifica per la subunita a della HexA; HEXB, che codifica per la subunita ? della HexA e della HexB; GM2A, che codifica per il complesso attivatore GM2/GM2. Ci sono tre forme di gangliosidosi: (a) la malattia di Tay-Sachs e le sue varianti, che risultano da una mutazione del gene HEXA, e che sono associate al deficit dell'attivita della HexA, con HexB normale; (b) la malattia di Sandhoff e le varianti, che risultano dalla mutazione del gene HEXB, e che sono associate al deficit di attivita sia della HexA che della HexB; (c) il deficit di attivatore GM2, dovuto alla mutazione del gene GM2, e caratterizzato da normali HexA ed HexB, ma dall'incapacita di formare un complesso attivatore GM2/GM2 funzionale.
Il fenotipo clinico associato alle gangliosidosi GM2 varia ampiamente. Esse vanno dalla forma ad insorgenza infantile, malattia neurodegenerativa rapidamente progressiva e che culmina con la morte prima dei 4 anni (malattie di Tay-Sachs e di Sandhoff classiche e deficit dell'attivatore GM2), alla forma tardiva, ad insorgenza adulta, condizione compatibile con una lunga sopravvivenza con effetti scarsi o nulli sull'intelletto. Le diverse varianti delle gangliosidosi GM2 sono state subclassificate, in base all'eta di insorgenza dei sintomi, in variante infantile, variante giovanile, e variante adulta. Questa classificazione e spesso arbitraria, dal momento che molti pazienti si trovano tra due categorie e alcuni pazienti che sopravvivono nell'eta adulta possono avere una malattia insorta nell'infanzia. Una marcata variabilita clinica si nota anche all'interno della stessa famiglia.
Gangliosidosi GM2 infantile acuta
Il fenotipo clinico della forma acuta infantile di ciascuna delle tre gangliosidosi, malattia di Tay-Sachs, malattia di Sandhoff, e deficit di GM2 attivatore, sono essenzialmente indistinguibili. I neonati affetti appaiono completamente normali alla nascita. Le manifestazioni cliniche sono quasi esclusivamente neurologiche con un primario interessamento della materia grigia. Il segno piu precoce della malattia e rappresentato da una lieve debolezza motoria che ha inizio ai 3-5 mesi di vita. I genitori notano dapprincipio un calo lento e non specifico della crescita e una lentezza nelle risposte agli stimoli esterni. Ad un precoce stadio dello sviluppo si osserva comunemente un'esagerata risposta ai suoni acuti, non necessariamente alti. La risposta e caratterizzata da un'improvvisa estensione di entrambe le estremita superiori ed inferiori, che ricorda le componenti del riflesso di Moro, ma che spesso e associata a spasmi mioclonici.
Presto diventano evidenti una regressione e una perdita delle abilita motorie e mentali gia acquisite. E' di cruciale importanza valutare attentamente i pazienti non solamente ad ogni particolare momento dello sviluppo, ma longitudinalmente per accertare la regressione dei parametri clinici. La progressiva debolezza e l'ipotonia, associate allo scarso controllo del capo, l'incapacita di raggiungere grossolane abilita motorie, come lo strisciare o lo stare seduti senza sostegno attorno ai 6-10 mesi, rappresentano spesso le caratteristiche che spingono i genitori a rivolgersi alle cure mediche. Gli attacchi epilettici sono raramente la modalita di presentazione ma spesso si manifestano dopo alcuni mesi rispetto alle altre manifestazioni neurologiche. E' comune una progressiva difficolta visiva con un ritardo nei potenziali visivi evocati. La valutazione oftalmologica spesso rileva un pallore maculare con una marcata prominenza della fovea centrale, la cosiddetta macchia rosso ciliegia. Sebbene non sia patognomonica della gangliosidosi infantile GM2, questa caratteristica si osserva virtualmente in tutti i pazienti affetti da forme infantili delle malattie di Tay-Sachs e di Sandhoff.
Dopo gli 8-10 mesi di vita, la progressione della malattia diventa rapida. Questo periodo e caratterizzato da un crescente impoverimento dei movimenti spontanei o volontari e progressivamente il neonato risponde meno ai famigliari e a chi lo circonda. L'iperacusia e le risultanti reazioni diventano rilevanti. La visione peggiora rapidamente. Gli attacchi epilettici sono comuni attorno ad 1 anno di vita. Il progressivo allargamento della testa (macrocefalia) comincia tipicamente attorno ai 18 mesi; e legato alla gliosi cerebrale reattiva e non e dovuto all'idrocefalo.
L'ulteriore deterioramento nel secondo anno di vita conduce invariabilmente alla postura decerebrata, a difficolta nella deglutizione, all'aumento delle crisi epilettiche, e alla fine ad uno stato vegetativo.
Gangliosidosi GM2 ad esordio tardivo
Non sono noti pazienti affetti da deficit di attivatore GM2 ad esordio tardivo o adulti. Il fenotipo clinico varia tra le forme ad insorgenza tardiva della malattia di Tay-Sachs e la malattia di Sandhoff. L'esordio puo essere in qualsiasi momento dal periodo tardo-infantile all'eta adulta. Le macchie maculari rosso-ciliegia sono meno frequenti, soprattutto nei pazienti adulti. Il coinvolgimento delle strutture cerebrali profonde e piu importante se comparato con il generalizzato coinvolgimentio della materia grigia tipico della forma infantile. La manifestazioni includono la distonia, altri segni extrapiramidali, come l'atassia, i movimenti coreoatetoidi, i segni della degenerazione spinocerebellare e il coinvolgimento dei neuroni motori simili a quelli della Sclerosi Laterale Amiotrofica.
Si distingue tra gangliosidosi GM2 subacuta e gangliosidosi GM2 cronica.
Generalmente, l'esordio della forma subacuta e rivelato dallo sviluppo di atassia e di incoordinazione tra i 2 e i 10 anni di eta. La regressione dello sviluppo e la demenza, che coinvolgono principalmente il linguaggio e le abilita della vita quotidiana, sono caratteristiche rilevanti di questa variante. In aggiunta al progressivo deterioramento psicomotorio, il decorso della malattia e caratterizzato da una crescente spasticita e dallo sviluppo di crisi epilettiche attorno alla fine della prima decade di vita. La perdita della vista si sviluppa molto dopo rispetto alla forma infantile, e la degenerazione maculare e variabile.
I pazienti affetti dalla forma cronica della malattia hanno esordio clinico in qualsiasi momento dall'infanzia all'eta adulta. Le variazioni nelle manifestazioni cliniche e nel decorso sono estreme.
In contrasto con le manifestazioni cliniche stereotipate delle forme infantili delle gangliosidosi GM2, lo spettro del fenotipo clinico delle forme ad esordio tardivo appare vario e complesso. E' importante ricordare che molte manifestazioni neurologiche delle forme ad esordio tardivo sono condivise anche da alcuni disordini neurodegenerativi non correlati, come l'atassia di Friedreich o la Sclerosi Laterale Amiotrofica, e da varianti ad insorgenza tarda di altri disordini genetici che coinvolgono gli sfingolipidi lisosomiali. La preponderanza dei sintomi connessi alle strutture piu basse del sistema nervoso centrale e comune tra le forme ad insorgenza tardiva di questi disordini.
La distonia e altri segni extrapiramidali, come i movimenti coreici, l'atetosi e l'atassia sono comuni in molte delle varianti ad insorgenza tardiva delle gangliosidosi GM2. Tuttavia, in alcuni pazienti, una distonia lentamente progressiva domina il decorso clinico, e la regressione psicomotoria e meno pronunciata o assente.
Il fenotipo clinico che ricorda la degenerazione spinocerebellare di Friedreich e comune tra i pazienti affetti da gangliosidosi GM2 subacuta o cronica. La disartria, l'atassia, l'incoordinazione e le anomalie della postura si sviluppano tra i 2 e i 10 anni di eta. L'intelligenza verbale e mentale rimangono integre, sebbene siano spesso difficili da valutare a causa del grave coinvolgimento motorio. In alcuni casi, la predominanza dei sintomi cerebellari (atassia, disartria, tremore intenzionale, disdiadococinesia), assieme alla spasticita, alla degenerazione muscolare, alla debolezza, e al piede cavo, suggeriscono una forma atipica di degenerazione spinocerebellare con riflessi tendinei profondi normali o aumentati. I risultati dell'esame sensoriale sono solitamente normali.
E' stato documentato che in un cero numero di pazienti sono presenti un quadro di progressivo deterioramento e indebolimento muscolare, fascicolazioni, e deformazioni scheletriche secondarie indistinguibili dall'atrofia muscolare spinale progressiva ad insorgenza nell'adolescenza (malattia di Kugelberg-Welander). In altri ancora, la condizione ricorda l'atrofia muscolare spinale ad insorgenza tardiva con esordio nella prima eta adulta. La debolezza muscolare rappresenta l'anomalia clinica piu rilevante.
I reperti elettromiografici nelle varianti delle gangliosidosi GM2 ad insorgenza tardiva sono generalmente coerenti con una denervazione cronica con reinnervazione, e mostrano attivita spontanea (fascicolazioni, potenziali di fibrillazione), ridotto reclutamento, e potenziali ad elevata ampiezza polifasici, concordi con una malattia delle cellule del corno anteriore. La velocita di conduzione nervosa e solitamente normale. La biopsia muscolare mostra un'atrofia da denervazione.
In tutte le varianti ad insorgenza tardiva l'elettroencefalogramma e generalmente irrilevante. La biopsia rettale con esame al microscopio elettronico dei neuroni dl plesso mioenterico mostra la presenza di cellule gangliari dilatate con corpi citoplasmatici membranosi disposti concentricamante, come quelli visti nel cervello delle varianti cliniche piu gravi delle gangliosidosi GM2 .
La tomografia assiale computerizzata e la risonanza nucleare magnetica del cervello mostrano una grave atrofia cerebellare, spesso accompagnata da una certa atrofia cerebrale.
Le anomalie psichiatriche sono relativamente comuni nelle gangliosidosi GM2 ad esordio tardivo, interessando il 40 % dei pazienti affetti. Le manifestazioni psichiatriche includono la schizofrenia ebefrenica acuta associata ad una marcata disorganizzazione del pensiero, ad agitazione, illusioni e allucinazioni, paranoia, e ricorrente depressione psicotica. La risposta clinica alla terapia antipsicotica e antidepressiva convenzionale e generalmente povera.
Fatta eccezione per i pazienti che presentano il fenotipo subacuto, la demenza non rappresenta
generalmente una caratteristica predominante nelle varianti delle gangliosidosi GM2 ad esordio tardivo nell'adolescenza e nell'eta adulta, sebbene molti pazienti mostrino alcune evidenze di sindrome cerebrale organica. (C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition)
Storia naturale
GANGLIOSIDOSI GM1
Nei casi tipici la malattia viene riconosciuta precocemente. Lo sviluppo psicomotorio e ritardato dalla nascita in alcuni pazienti, ma l'eta di comparsa e variabile tra i bambini che presentano la forma infantile. Lo sviluppo precoce e normale nelle forme ad insorgenza tardiva, e i segni di coinvolgimento del sistema nervoso centrale appaiono gradualmente a diverse eta tra la tarda infanzia e la giovane eta adulta. In generale, il decorso clinico e in relazione all'eta di insorgenza.
I segni e i sintomi del coinvolgimento del sistema nervoso centrale si sviluppano rapidamente nei casi di precoce insorgenza, e il neonato diventa vegetativo con una generalizzata rigospasticita entro 1 anno dalla nascita. La morte sopraggiunge entro pochi anni dall'insorgenza della malattia. Il decorso clinico e protratto nei casi di insorgenza tardiva. In casi eccezionali, sono necessari dai 10 ai 30 anni prima che il paziente sia completamente disabile e costretto a letto.
GANGLIOSIDOSI GM2
Gangliosidosi GM2 infantile acuta
Un aspetto clinico fondamentale del decorso di tutte le gangliosidosi genetiche e la loro natura progressiva.
La morte e causata solitamente da una broncopolmonite causata dalla stasi o dall'aspirazione associate alla riduzione del riflesso della tosse. Sebbene i bambini affetti dalla forma infantile non sopravvivano solitamente oltre i 2-4 anni, e noto il caso di un bambino affetto da malattia di Tay-Sachs che e vissuto fino a 6 anni.
Gangliosidosi GM2 ad esordio tardivo
Nella forma subacuta, attorno ai 10-15 anni di eta si sviluppa uno stato vegetativo con rigidita decerebrata, seguito entro pochi anni dalla morte che solitamente avviene per infezioni intercorrenti. (C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition)
Eziologia
GANGLIOSIDOSI GM1
Il gene per la ?-galattosidasi umana e stato mappato nel cromosoma 3 (3p21.33). Il cDNA codifica una proteina di 677 aminoacidi. Il gene misura piu di 60 kb, e contiene 16 esoni. L'analisi genetica molecolare ha rilevato delle mutazioni eterogenee in tutte le forme cliniche delle ?-galattosidosi come mutazione erronea/nonsenso, inserzione/duplicazione, ed inserzioni che causano difetti di splicing. Ne il tipo ne la localizzazione nel gene sono correlate con il fenotipo clinico. Sono conosciute le seguenti mutazioni: R482H i pazienti Italiani affetti da Gangliosidosi GM1 di tipo infantile; R208C, in pazienti Americani affetti da Gangliosidosi GM1 di tipo infantile; R201C in pazienti Giapponesi affetti da Gangliosidosi GM1 di tipo infantile; 151T in pazienti Giapponesi affetti da Gangliosidosi GM1 di tipo adulto.
GANGLIOSIDOSI GM2
Sono state fin'ora caratterizzate almeno 92 mutazioni specifiche dell'esosaminidasi A, 26 dell'esosaminidasi B, e 4 dell'attivatore GM2. In generale, le mutazioni che causano la mancanza dell'mRNA o la formazione di un mRNA estremamente instabile, che risultano in un'assenza completa dell'attivita enzimatica, sono associate con l'insorgenza precoce dei sintomi e con un decorso clinico fulminante. Mutazioni puntiformi meno gravi, compatibili con la produzione di mRNA stabile e con una certa attivita enzimatica, sono associate alla malattia ad insorgenza tardiva e ad una progressione lenta.
Il gene per l'esosaminidasi A misura 35 kb, contiene 14 esoni ed e mappato sul cromosoma 15q23. Il gene per l'esosaminidasi B misura approssimativamente 45 kb, contiene 14 esoni ed e mappato sul cromosoma 5q13. Il gene per l'attivatore GM2 misura 16 kb, contiene 4 esoni ed e mappato sul cromosoma 5q31.1-31.3.
Delle circa 92 mutazioni identificate nel gene dell'esosaminidasi A, la maggior parte e associata al fenotipo infantile. Tutte le piccole inserzioni o delezioni che producono un frameshift o una sostituzione di un nucleotide che produce codoni di stop, possono portare a questo fenotipo. Le mutazioni hanno una grande varieta di effetti che va da una difettosa trascrizione o assemblaggio della subunita ? ad una difettosa attivita catalitica. Le mutazioni associate alle forme croniche ad insorgenza tardiva mantengono una parziale attivita dell'esosaminidasi A. Le mutazioni connesse al fenotipo cronico portano ad una proteina instabile che puo non riuscire ad associarsi alla subunita ?. Una importante classe di mutazioni associate all'esosaminidasi A e rappresentata dalle varianti B1 della malattia di Tay-Sachs, che includono mutazioni del dominio catalitico della subunita ?. La pseudodeficienza dell'esosaminidasi A e causata da mutazioni puntiformi che mantengono l'esosaminidasi A con una variabile attivita con i substrati sintetici, e con sufficiente attivita idrolitica sul ganglioside GM2, tale da evitare la malattia.
Anche la malattia di Sandhoff e le varianti sono causate da un gruppo eterogeneo di mutazioni. Ne sono state descritte alcune dozzine, la maggior parte delle quali sono associate alla forma infantile della malattia di Sandhoff.
Tutte le varianti delle gangliosidosi GM2 sono ereditata con modalita autosomica recessiva. Nella popolazione generale, le frequenze degli eterozigoti sono stimate sullo 0.006 per le mutazione del gene dell'esosaminidasi A e di 0.0036 per il gene dell'esosaminidasi B. In alcuni gruppi etnici sono state osservate maggiori frequenze di portatori. Tra le persone ebree Ashkenazi dell'America del Nord e in Israele, la frequenza di eterozigoti per le mutazioni nel gene dell'esosaminidasi A e di 0.033. Questa frequenza include due mutazioni 'infantili' che tengono conto del 90-95% delle mutazioni totale, e le mutazioni croniche che rappresentano il 3 % e le mutazioni della pseudodeficienza che rappresentano il 2 % delle mutazioni. Di particolare importanza e il fatto che il 35 % circa degli individui non ebrei sia eterozigote per una delle due mutazioni di pseudodeficienza. (C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition)
Diagnosi
GANGLIOSIDOSI GM1
Le procedure diagnostiche iniziano con una attenta valutazione clinica del paziente con manifestazioni neurosomatiche di origine sconosciuta. La possibilita di una gangliosidosi GM1 dovrebbe essere sempre presa in considerazione per i pazienti che presentano nell'infanzia degenerazione neurologica progressiva, o ritardo nello sviluppo con segni di modificazioni somatiche generalizzate, in modo particolare del sistema scheletrico e del tessuto connettivo, con o senza visceromegalia. Si deve tuttavia ricordare che molti casi di Gangliosidosi GM1 non si presentano con manifestazioni somatiche specifiche come il dismorfismo facciale, la visceromegalia, o alterazioni ossee significative. La diagnosi clinica dei pazienti con insorgenza dopo l'infanzia e piu difficile, dal momento che non sono stati descritti specifici segni e sintomi, eccetto che per il decorso di deteriorazione clinica e lievi deformita vertebrali comuni ai disordini dei carboidrati complessi.
Il dismorfismo e la displasia scheletrica sono segni clinici importanti per la diagnosi differenziale nell'infanzia, nella tarda infanzia, e nella giovinezza. Lo screening biochimico dei mucopolisaccaridi urinari e degli oligosaccaridi, cosi come gli studi enzimatici, devono essere predisposti per escludere mucopolisaccaridosi, beta-mannosidosi, fucosidosi, aspartilglucosamminuria, sialidosi, galattosialidosi e altre malattie correlate.
Le chiazze maculari rosso ciliegia, se presenti, sono importanti per la considerazione delle malattie da accumulo lisosomiale.<br<
La gangliosidosi GM1 dell'adulto e considerata una entita clinica distinta. Un importante punto diagnostico e la progressiva malattia extrapiramidale, che si presenta soprattutto come distonia, associata a displasia vertebrale.
La biopsia rettale puo essere di aiuto diagnostico; il citoplasma neuronale e rigonfio di
materiale di accumulo. La biopsia della cute puo offrire un'indicazione per la diagnosi, se le ghiandole sudoripare vengono studiate attentamente. Si osservano delle vescicolette citoplasmatiche nelle cellule endoteliali della congiuntiva.
La caratteristica analitica della gangliosidosi GM1 e l'abnorme accumulo di ganglioside GM1 nei tessuti Dal momento che i livelli di ganglioside sono veramente bassi nei tessuti extraneuronali, le analisi a fini diagnostici sono solitamente limitate al cervello. La concentrazione totale del ganglioside nel cervello puo essere da 3 a 5 volte rispetto alla norma nella sostanza grigia, e piu di 10 volte la norma nella sostanza bianca.
La determinazione dell'accumulo di GM1 nel cervello per mezzo della cromatografia a strato sottile e conveniente, ma e di solito limitata alla valutazione post mortem. E'stato riportato un metodo immunologico per la determinazione del ganglioside nel liquido cerebrospinale, che ha confermato l'aumento del GM1 nel liquido cerebrospinale dei pazienti in eta infantile.
Nei pazienti affetti da Gangliosidosi GM1 vengono escreti con le urine oligosaccaridi contenenti galattosio. La cromatografia a strato sottile degli oligosaccaridi urinari e impiegata come un test diagnostico ancillare. La concentrazione degli oligosaccaridi urinari si correla con la gravita della malattia.
Per quanto riguarda la diagnosi enzimatica della Gangliosidosi GM1, il parametro biochimico piu
comune e l'attivita della ?-galattosidasi. Possono essere utilizzati come fonte di enzima i leucociti, i fibroblasti e i tessuti solidi. Il siero potrebbe essere potenzialmente utile, ma e noto che le variazioni dell'attivita della ?-galattosidasi sierica dipendono dalle condizioni di preparazione. Il plasma offre dei risultati enzimatici piu attendibili per la diagnosi di Gangliosidosi GM1.
L'attivita della ?-galattosidasi e presente anche nelle urine, ma sussiste un'enorme range di variazione nell'attivita enzimatiche nelle urine normali.
Sono facilmente disponibili dei supporti artificiali. Nelle forme infantile e giovanile l'attivita della ?-galattosidasi e quasi completamente assente, mentre nella forma adulta puo essere riscontrata un'attivita enzimatica residua considerevole attraverso il dosaggio enzimatico nei leucociti e nei fibroblasti attraverso l'uso di substrati artificiali.
E' importante determinare altre attivita enzimatiche, inclusa la neuraminidasi per la diagnosi differenziale di deficit secondari di ?-galattosidasi, come le galattosialidosi, la malattia I-cell, le mucolipidosi III, e le mucopolisaccaridosi.
Per quanto concerne la diagnosi genetica, le mutazioni sono facilmente identificabili con larestrizione enzimatica, con ibridizzazione con oligonucleotide allele-specifico, con polimorfismo con conformazione a singolo filamento e con PCR. L'analisi di restrizione e possibile per molte mutazioni nel gene della ?-galattosidasi.
GANGLIOSIDOSI GM2
a) Metodi biochimici
Storicamente la diagnosi di questo gruppo di patologie e dipesa dai reperti storici e fisici, e dalle determinazioni derivate ma materiale bioptico (ad es, dal plesso mioenterico o dal cervello) o dall'autopsia. Dal momento che i tessuti extraneuronali posseggono livelli molto bassi di gangliosidi, l'analisi dei lipidi era limitata al tessuto nervoso, e la loro applicabilita era ristretta all'esame post-mortem o alla verifica di una diagnosi prenatale post-aborto. Al contrario, l'N-acetilglucosaminil oligosaccaride che si accumula nella maggior parte dei tessuti dei pazienti affetti da malattia di Sandhoff, viene escreto anche nelle urine in considerevole quantita. L'analisi degli oligosaccaridi urinari puo, quindi, essere utile per la diagnosi di questa variante delle ganglisidosi GM2.
Con lo sviluppo di metodi diagnostici specifici enzimatici e/o molecolari, la specifica delineazione degli stati di eterozigosi e omozigosi, e (nella maggior parte dei casi) anche degli stati di eterozigosi composta, puo essere raggiunta in tessuti facilmente disponibili, o in fluidi corporei, come siero, leucociti, cellule che derivano dal lavaggio buccale, fibroblasti cutanei, amniociti e villi corionici.
La scoperta dei difetti enzimatici che sottendono alle malattie di Sandhoff e di Tay-Sachs nel 1968 e nel 1969 rispettivamente, hanno grandemente facilitato l'approccio alla diagnosi dei disordini da accumulo di ganglioside GM2. In particolare, l'utilizzo di substrati sintetici per la quantificazione delle esosaminidasi lisosomiali ha reso la diagnosi di queste condizioni relativamente semplice e veloce. Con alcune eccezioni, gli enzimi possono essere saggiati in ogni campione tissutale o liquido corporeo ottenuti dal paziente. I campioni piu convenienti sono il siero e i leucociti.
La diagnosi dei deficit della subunita a dovuti alle mutazioni del gene dell'esosaminidasi A richiede la dimostrazione specifica di una carente attivita della esosamnidasi A in presenza di un'attivita normale o anche aumentata dell'isoenzima esosaminidasi B. Questo puo essere fatto con la separazione dell'esosaminidasi A e dell'esosaminidasi B e l'esame attraverso substrati cromogeni o fluorogeni, che vengono idrolizzati da entrambi gli enzimi; oppure senza la separazione, attraverso l'utilizzo di un substrato che sia specificatamente idrolizzato dalla esosaminidasi A. Piu rapidi e piu accurati sono i metodi frequentemente usati per i programmi di screening a larga scala e che si basano sulla stabilita termica o sul PH. A PH 4.4 l'esosaminidasi B e relativamente stabile al di sopra dei 55?C, mentre l'esosaminidasi A e inattivata. La scoperta da parte di Kresse e collaboratori che l'esosaminidasi A e non l'esosaminidasi B rilascia N-acetilglucosami-6-solfato integra dal keratan-solfato ha portato allo sviluppo dei corrispettivi substrati sintetici che vengono idrolizzati quasi esclusivamente dall'esosaminidasi A, e solo in minima parte dall'esosaminidasi B. Il metodo piu specifico per la determinazione dell'attivita dell'esosaminidasi A utilizza il substrato naturale, il ganglioside GM2, in presenza della attivatore proteico. Tuttavia, il reperimento di ganglioside GM2 appropriato, la sua limitata stabilita, e la necessita di attivatore di GM2 fresco rende questo metodo difficoltoso, lungo, e costoso. E' richiesta anche una certa concentrazione minima di enzima, cosicche questo metodo non puo essere applicato al siero o alle urine.
L'assenza o la quasi assenza di attivita della ? esosaminidasi, puo, in principio, essere dimostrata con ciascuno dei substrati usati per la diagnosi della malattia di Tay-Sachs, prevedendo che la conservazione del campione che deve essere analizzato venga verificata per scartare gli artefatti dovuti al deterioramento del campione.
Il deficit di attivatore GM2 rappresenta la forma di gangliosidosi GM2 piu difficile da diagnosticare. La diagnosi biochimica e stata eseguita solamente in colture di fibroblasti cutanei e in analisi postmortem dei tessuti.
Gli studi sul metabolismo del ganglioside GM2 esogeno radiomarcato aggiunto a fibroblasti di pelle in coltura puo fornire un'alternativa alla diagnosi delle varianti inusuali delle gangliosidosi GM2, specialmente nei casi in cui il dosaggio enzimatico sia inconclusivo, come nel deficit dell'attivatore GM2, o quando non siano identificate in una data famiglia le mutazioni specifiche.
b) Diagnosi molecolare
Per quanto concerne la subunita a, sono state caratterizzate almeno 92 mutazioni specifiche della catena a. In una data famiglia dove siano state segregate specifiche mutazioni, la diagnosi specifica dello stato di eterozigosi, dello stato di omozigosi, o dello stato di eterozigoti composta puo essere eseguita attraverso tecniche di analisi delle mutazioni dirette basate sul DNA. Dove non siano state identificate specifiche mutazioni in una famiglia, ma gli iniziali test enzimatici indichino o uno stato di omozigosi o uno stato di eterozigoti per una mutazione della catena a, dovrebbero essere eseguite specifiche analisi di mutazione per una piu accurata consulenza genetica e per assicurare l'assenza di una pseudodeficienza biologicamente benigna di un allele.
Riguardo alle anomalie della catena ?, sono state identificate fin'ora 26 mutazioni. Ancora, quando siano state identificate specifiche mutazioni della subunita ? in una famiglia, il miglior livello di specificita e di accuratezza della consulenza genetica e raggiunto dall'analisi delle mutazioni basata sul DNA dei parenti. Quando tali mutazioni non siano determinate, dovrebbe essere messa in atto una strategia simile a quella descritta per i difetti della catena a.
SCREENING DI POPOLAZIONE PER LO STATO DI ETEROZIGOSI NELLE GANGLIOSIDOSI GM2
a) Screening per le mutazioni dell'esosaminidasi A
La riduzione dell'esosaminidasi A e stata dimostrata nel siero, nei fibroblasti, e nelle lacrime negli eterozigoti per essenzialmente tutte le mutazioni conosciute connesse alla malatia di Tay-Sachs (subunita a). Questa capacita ha fornito le basi per lo sviluppo di metodi semplici, poco costosi ed altamente accurati per la determinazione dello stato di eterozigosi. Inoltre, vista la predilezione etnica per questo disordine e la fattibilita di consulenza genetica e di diagnosi prenatale e stato definito un razionale per lo screening di popolazione tra gli individui ebrei in eta riproduttiva. In questo modo gli individui identificati come eterozigoti e, ancora piu critiche, le coppie in cui entrambi fossero risultati portatori, avrebbero potuto essere consapevoli del loro stato di rischio prima della nascita della prole. Con una vasta consulenza genetica queste coppie potevano scegliere di monitorizzare tutte le gravidanze successive. Se il feto risultava affetto una famiglia poteva scegliere se terminare la gravidanza. Lo screening su larga scala per lo stato di eterozigote nella malattia di Tay-Sachs e iniziato nei primi anni settanta nelle comunita ebree dell'America del Nord. Successivamente questi programmi sono stati intrapresi anche in altri stati. A meta del 1998, sono stati scrinati piu di 1,332,000 giovani adulti volontari per lo stato di portatore della malattia di Tay-Sachs. Sono stati riconosciuti piu di 48,000 eterozigoti e, fatto piu critico, 1350 coppie a rischio (entrambi i genitori portatori). Nessuna di queste coppie aveva avuto in precedenza bambini affetti da malattia di Tay-Sachs o da altre gangliosidosi GM2. <br<
Tali screening hanno usato generalmente metodi genetici, i quali, tuttavia, non permettono la distinzione tra le differenti mutazioni dell'esosaminidasi A. Tale distinzione puo essere fatta solo attraverso l'analisi delle mutazioni basata sul DNA . Per lo screening di popolazione iniziale, i test enzimatici sono considerati ottimi, dal momento che identificano la grande maggioranza dei genotipi mutanti, mentre i test del DNA sono limitati per la loro specificita a ciascuna particolare mutazione. L'analisi delle mutazioni ha tuttavia un ruolo essenziale e critico in tutti i portatori/coppie portatrici per definire la natura della gangliosidosi GM2 per la quale la coppia sia a rischio- infantile, subacuta o cronica. Piu in dettaglio, la presenza di un allele di pseudodeficienza in uno dei genitori apparentemente eterozigoti elimina il rischio di ogni significativa condizione neurologica nei loro figli. I feti con eterozigosi composta avranno una carenza enzimatica della esosaminidasi A, ma ci si aspetta che non sviluppino mai dei deficit neurologici.
Approssimativamente il 35 % degli individui non ebrei che siano stati riconosciuti come eterozigoti per la malattia di Tay-Sachs attraverso la determinazione dell'esosaminidasi A sono attualmente riconosciuti come portatori di una mutazione di pseudodeficienza. Negli ebrei identificati come portatori attraverso lo screening dell'esosaminidasi A, solamente il 2% hanno una pseudodeficienza.
b) Screening per le mutazioni dell'esosaminidasi B
I metodi enzimatici utilizzati per lo screening della malattia di Tay-Sachs possono essere utilizzati anche per la delineazione dello stato di eterozigosi per le mutazioni della subunita ?. Tali eterozigoti sono caratterizzati da significativamente basse attivita totali esosaminidasi specifiche con una frazione relativamente aumentata dell'esosaminidasi A. In questo modo possono essere distinti gli eterozigoti della malattia di Sandhoff e della maggior parte delle varianti delle mutazioni della subunita ?. Ancora, si deve applicare l'analisi delle mutazioni sui carrier identificati attraverso l'analisi enzimatica per rilevare la pseudodeficienza e per migliorare le finalita della consulenza genetica. (C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition)
Diagnosi prenatale e prevenzione
GANGLIOSIDOSI GM1
Per la diagnosi prenatale della gangliosidosi GM1 Sono stati impiegati i dosaggi dell'attivita della ?-galattosidasi nelle colture di cellule del liquido amniotico o dei villi corionici. Una diagnosi rapida era stata resa possibile dalle analisi microchimiche. Tuttavia gli speciali metodi di microanalisi sono diventati inutili da quando si e sviluppato il sampling dei villi corionici per la diagnosi prenatale rapida, che permette di ottenere una quantita di cellule sufficienti dal feto.
Una diagnosi prenatale precoce e' stata compiuta attraverso l'analisi dell'accumulo di galattosil-oligosaccaridi nel liquido amniotico alla quattordicesima settimana di gestazione.
La diagnosi dei feti affetti e stata confermata dalla dimostrazione istologica di corpi membranosi citoplasmatici nei motoneuroni del midollo spinale, o nei gangli basali, o corpi pleomorfi elettrondensi negli assoni, o vacuoli limitati alle membrane nelle cellule di Schwann.
L'analisi biochimica ha rilevato l'aumento del ganglioside GM1 nel cervello fetale, e il deficit della ?-galattosidasi nel fegato o nel cervello. (C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition).
GANGLIOSIDOSI GM2
Sia la esosaminidasi A che la esosaminidasi B vengono quantificate nei tessuti fetali normali ottenuto nella gestazione da precoce a media, compreso il liquido amniotico, gli amniociti in coltura e non in coltura, e materiale diretto o in coltura derivante da campioni di villi corionici. Tali dati forniscono le basi per il riconoscimento intrauterino della malattia di Tay-Sachs, della malattia di Sandhoff, e della maggior parte delle altre gangliosidosi GM2. Per il deficit del GM2 attivatore, la diagnosi prenatale potrebbe essere possibile attraverso un controllo diretto della degradazione del ganglioside GM2 intracellulare o attraverso studi quantitativi del GM2 attivatore stesso.
La diagnosi prenatale della malattia di Tay-Sachs e stata eseguita per la prima volta nel 1970. Al principio, i test prenatali venivano espletati solo nelle gravidanze di coppie nelle quali fosse nata in precedenza prole affetta. Piu recentemente, la maggior parte delle gravidanze monitorizzate per la malattia di Tay-Sacha fetale, attraverso l'amniocentesi alla 16-18 settimana di gestazione o attraverso l'esame dei villi coriali alla 9-12 settimana, e stata eseguita in coppie che sono state identificate essere a rischio attraverso la valutazione degli eterozigoti.
La frequenza dei feti affetti da malattia di Tay-Sachs e significativamente minore del 25 % atteso, perche i dati includono un numero importante di gravidanze monitorizzate nelle quali il rischio attuale era sostanzialmente minore del 25 % o addirittura trascurabile.
Grazie alle tecniche diagnostiche molecolari che si basano sul DNA, e stato raggiunto un livello maggiore di specificita nel riconoscimento prenatale delle gangliosidosi GM2. Dove siano state identificate specifiche mutazioni in entrambi i genitori, l'identificazione dello stato di omozigosi o di eterozigoti composita nel feto e semplice. Qualora tali mutazioni non siano conosciute o non siano state identificate, allora i test enzimatici in combinazione con test selezionati per specifiche mutazioni sono critici. (C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition)
Terapia
GANGLIOSIDOSI GM1
Per i pazienti affetti da gangliosidosi GM1 la sola terapia eseguita e stata quella conservativa. La distonia e stata migliorata significativamente grazie alla somministrazione orale di triexifenidil in un adulto affetto da gangliosidosi GM1.
Sono stati riportati esperimenti terapeutici che usano cellule in coltura, che aumentano la captazione dell'enzima esogeno e ne prolungano la vita media intracellulare. E' stata tentata la sostituzione di cellule in coltura da cani affetti da gangliosidosi GM1 e gli accumuli di glicopeptidi sono diminuiti. E' stato eseguito il trapianto di midollo osseo in un cane di 81 giorni affetto da gangliosidosi GM1, usando come donatore un cane fratello con identici antigeni leucocitari. E' stato ottenuto un engrafment completo, e l'attivita della ?-galattosidasi nei leucociti del cane trapiantato era simile a quella del donatore. Tuttavia, ne il successivo decorso clinico, ne l'attivita enzimatica sono state modificate.
Recentemente e stato tentato il trasferimento genico adenovirus-mediato nei tessuti di un topo affetto da gangliosidosi GM1. Il virus ricombinante che esprime la ?-galattosidasi umana e stato ineittato per via venosa. L'attivita della ?-galattosidasi e stata espressa nel fegato e nella milza di un topo di 4 mesi, con una correzione del profilo degli oligosaccaridi urinari. Questo effetto e durato per almeno 1 mese. Tuttavia non e stata documentata alcuna attivita a livello cerebrale. Al contrario, e stata osservata un'alta attivita della ?-galattosidasi nella maggior parte degli organi analizzati, incluso il cervello, in un topo neonato affetto.
GANGLIOSIDOSI GM2
Nella maggior parte dei casi il trattamento delle gangliosidosi GM2 e limitato alla terapia di supporto e ad un appropriato management dei problemi intercorrenti, come il mantenimento di adeguate nutrizione e idratazione, il management delle infezioni, e il controllo degli attacchi epilettici. Al presente, non esiste una terapia specifica che possa bloccare la progressione o invertire le manifestazioni cliniche delle gangliosidosi GM2. Tuttavia viene valutato un cero numero di diversi approcci terapeutici.
a) Sostituzione enzimatica
Il successo della sostituzione enzimatica nel trattamento della malattia di Gaucher suggerisce che un simile approccio possa essere positivo anche per le gangliosidodi GM2. Sfortunatamente, i primi tentativi di sostituzione enzimatica nelle gangliosidosi GM2 non hanno avuto successo, e hanno messo in luce due ostacoli che devono essere superati perche la sostituzione enzimatica possa essere applicata con successo. Di grandissima importanza e la capacita di inserire un enzima all'interno del sistema nervoso centrale. In contrasto con la malattia di Gaucher, le principali manifestazioni cliniche delle gangliosidosi GM2 avvengono all'interno del sistema nervoso centrale. Sfortunatamente, il passaggio dell'enzima all'interno del sistema nervoso centrale e fortemente ritardato dalla barriera emato-encefalica. I metodi per evitare la barriera emato-encefalica comprendono la somministrazione intratecale dell'enzima e la dissociazione osmotica della barriera prima della somministrazione intra-arteriosa dell'enzima. Una seconda modifica necessaria per una sostituzione enzimatica riuscita e l'efficiente orientamento dell'enzima verso i lisosomi neuronali. Gli enzimi isolati dal sangue sono privi del marker di riconoscimento che permette l'uptake lisosomiale. Non e stata ancora prodotta in sufficiente quantita per i trias terapeutici una esosaminidasi A ricombinante che presenti il marker. E' stato prodotto invece in grandi quantita l' attivatore proteico ricombinante ed esso viene efficientemente endocitato dalle cellule. Se viene endocitato anche dai neuroni, potrebbe essere utile per la terapia di sostituzione nelle varianti AB.
b) Terapia cellulare
La terapia cellulare delle gangliosidosi GM2 implica il trapianto di cellule che forniscano una fonte a lungo termine di esosaminidasi A o di attivatore proteico ai tessuti affetti. Il trapianto di midollo osseo e emerso come una terapia cellulare potenzialmente efficace per alcuni tipi di disordini da accumulo lisosomiale. In alcuni pazienti affetti da queste patologie il trapianto ha portato ad un sighificativo miglioramento in molte delle manifestazioni somatiche della malattia. Meno chiara e l'effettiva efficacia del trapianto nel prevenire o nel modificare le manifestazioni relative al sistema nervoso centrale. L'esperienza nel trattamento delle gangliosidosi GM2 attraverso trapianto di midollo osseo e molto limitata. Il trapianto di un paziente affetto da malattia di Tay-Sachs e di un paziente affetto da malattia di Sandhoff, entrambi di circa 1 anno di eta e in cui si erano gia presentati i sintomi neurologici, ha portato a benefici scarsi o nulli. Dei recenti esperimenti con modelli animali di malattia di Sandhoff mostrano che il trapianto isogenico di midollo osseo eseguito prima dell'esordio dei sintomi neurologici, a circa 2 settimane di vita, ha aumentato l'aspettanza di vita da circa 4-4,5 mesi a 6-8 mesi; il trapianto inoltre si e rilevato molto efficace nell'eliminare o nel correggere l'accumulo glicolipidico nei tessuti somatici. Il miglioramento somatico consisteva nel sostanziale aumento dell'attivita dell'esosaminidasi nei tessuti viscerali. Nel cervello e nelle radici nervose, e stata riscontrata un'attivita molto minore dell'esosaminidasi. Il trapianto ha inoltre migliorato alcune manifestazioni neurologiche. Sorprende quindi che non sia stato segnalato un miglioramento ne nell'anatomia patologica dei neuroni ne nell'accumulo dei glicolipidi nel sistema nervoso centrale. L'esigua quota di enzima introdotto nel sistema nervoso centrale e l'incapacita di avere un impatto significativo sull'accumulo neuronale, suggeriscono che, senza un incremento della capacita delle microglia di secernere esosaminidasi, il trapianto di midollo osseo non possa essere efficace per le forme di gangliosidosi GM2 infantile. Tuttavia, un piccolo incremento dell'attivita enzimatica nel sistema nervoso centrale dopo trapianto, potrebbe potenzialmente migliorare il decorso clinico delle forme ad insorgenza tardiva.
Una seconda forma di terapia cellulare usa cellule progenitrici delle cellule neuronali. Queste cellule, una volta trapiantate all'interno del sistema nervoso centrale, possono differenziarsi in neuroni, astrociti, e oligodendrociti, e hanno la capacita di integrare attraverso il nevrasse e di supplire l'enzima mancante. Questo approccio non e ancora stato testato nei modelli animali delle gangliosidosi GM2.
c) Terapia genica
La terapia genica delle gangliosidosi GM2 potrebbe coinvolgere sia un approccio ex vivo in cui le cellule siano prima tradotte con un vettore ricombinante che contenga in cDNA della esosaminidasi A, della esosaminidasi o dell'attivatore GM2, e poi trapiantate, sia un approccio in situ in cui i vettori ricombinanti siano introdotti direttamente nel sistema nervoso centrale. I possibili veicoli cellulari per le applicazioni in vivo comprendono le cellule emopoietiche staminali, le cellule progenitrici neurologiche, o i fibroblasti. Attualmente, la maggior parte degli esperimenti di terapia genica relativi alla gangliosidosi GM2 coinvolgono la produzione di virus ricombinanti, sia adenovirus che retrovirus, che contengono il cDNA dell'esosaminidasi A e la traduzione di cellule in vitro.
d) Terapia della deprivazione del substrato
Un nuovo approccio al trattamento delle gangliosidosi GM2 e rappresentato dalla terapia da deprivazione del substrato. L'accumulo dei glicolipidi potra essere evitato se il tasso di degradazione conferito dall'attivita enzimatica lisosomiale residua nei pazienti ecceda il tasso dell'ingresso di substrati nei lisosomi. La terapia da deprivazione del substrato utilizza un inibitore della sintesi dei primi glicosfingolipidi e il corrispettivo tasso di ingresso di substrati all'interno dei lisosomi. Se la sintesi e sufficientemente ridotta, l'attivita enzimatica residua del paziente sara in grado di degradare completamente il substrato e di prevenire l'accumulo lisosomiale. Delle recenti ricerche hanno focalizzato l'attenzione sull'N-butildeossinojirimicina (NB-DNJ), un inibitore della glucosilceramide sintetasi, l'enzima che catalizza il primo step dei glicosfingolipidi che si basano sulla glucosilceramide. Platt e colleghi hanno testato il NB-DNJ attraverso la somministrazione orale a modelli animali affetti da malattia di Tay-Sachs. Il trattamento ha portato alla riduzione di circa il 50% dell'accumulo di ganglioside nel cervello dei topi trattati. E' stata osservata anche una riduzione della gravita della neuropatologia. Dal momento che l'efficacia di questo approccio dipende dal livello di attivita enzimatica lisposomiale residua, ci si puo attendere che le forme ad insorgenza tradiva rispondano meglio rispetto alle forme infantili. (C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition)
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