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IPERCOLESTEROLEMIA FAMILIARE (FH)
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.
Il difetto genico si fa risentire soprattutto a livello degli epatociti, preposti alla captazione e degradazione delle LDL circolanti.
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 (vedi oltre)
TRASPORTO E METABOLISMO INTRACELLULARE DEL COLESTEROLO
core (esteri del colesterolo)
LDL
apoproteina B-100
recettore per le LDL, riconosce la apoproteina B-100 presente su LDL e IDL
la complessazione con l'LDL determina il "clustering" dei
recettori che prendono contatto con la clatrina.
Quest'interazione è necessaria alla formazione
della fossetta rivestita e quindi all'internalizzazione
delle LDL
clatrina
fossetta rivestita
vescicola rivestitaepatocita
TRASPORTO E METABOLISMO INTRACELLULARE DEL COLESTEROLO
recettore per LDL ri-esposto
sintesi di componenti della membrana cellulare, ormoni steroidei, acidi biliari
ACAT
immagazzinamento (sotto forma di esteri del colesterolo)
aminoacidi(metabolismo)
endosoma
lisosoma
vescicola di ricircolo
Vescicolarivestita
Colesterolo libero
TRASPORTO E METABOLISMO INTRACELLULARE DEL COLESTEROLO
sintesi endogenadel colesterolo
-+
esterificazione (immagazzinamento)del colesterolo
disponibilità eccessiva di colesterolo
EnzimaACAT
sintesi del recettore per le LDLDNA
RNARNA
RER
ribosomi
apparato del
Golgi
Enzima HMG-Coareduttasi -
IL GENE PER IL R-LDL E LA SUA STRUTTURA PROTEICA
5'
3'
Sequenzepromoter
1
2
3
456789
101112131415
1617
18
trascrizione
Dominio di legame per LDL
(292 aa)
Dominio di omologia per
l'EGF (400 aa)
Dominio di glicosilazione
(58 aa)
Dominio citoplasmatico
(50 aa)
Dominio trans-membrana (58 aa)
splicing
traduzione
Modificazioni post-
traduzionali
HOOC
NH2
IL GENE PER IL RECETTORE DELLE LDL E LE MUTAZIONI CHE DETERMINANO LA FH
+ 2 kb + 4 nt
-1 kb -4 kb -5 kb -5 kb
-7 kb
+ 18 nt
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
+ 7 kb(duplicazione)
-20 kb
-10 nt
G>A
-25 kb
inserzione
delezione
nonsenso
missenso
splicing
EFFETTI DELLE MUTAZIONI SUL GENE PER IL R-LDL
recettore negativo (mancata sintesi): la mutazione genica determina la mancata traduzione del recettore per le LDL
recettore negativo (mancato trasporto al golgi): la mutazione genica determina la mancata maturazione del prodotto genico e la sua
conseguente esposizione sulla membrana delle cellule
recettore deficiente: la mutazione genica determina la sintesi di un recettore caratterizzato da una capacità limitata di legare le LDL (da 1
a 10% del recettore wild type)
internalizzazione deficiente: la mutazione genica determina la sintesi di un recettore normalmente in grado di legare le LDL ma
incapaci di internalizzarle all'interno delle cellule
Sono state finora evidenziate centinaia di mutazioni diverse sul gene per il recettore delle LDL che a livello fenotipico danno
origine ad effetti raggruppabili in quattro classi:
MUTAZIONI CHE DETERMINANO LA FH
La mancanza del promotore impedisce completa-mente la normale trascrizione dell'allele mutato
-20 kb
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
FH siracusa
recettore negativo(mancata sintesi)
Tale deficit sarà totale o parziale a differenza dell'assetto genotipico (etero-omozigote)
Si verifica quindi un deficit quantitativo dell'R-LDL espresso sulla superficie degli epatociti.
MECCANISMO DI SPLICING (PROCESSAMENTO) DELL'RNA
TRASCRITTO PRIMARIO DI RNA
La mancanza di splicing determina la
formazione di un RNA instabile che viene degradato o
comunque non può essere tradotto,
risultando quindi in una mancanza di
proteina
sequenze "consensus” permettono il corretto avvicinamento delle terminazioni di due esoni adiacenti e vengono riconosciute dagli enzimi di splicing che operano il taglio della sequenza intronica
GT AG5' 3’
GT AG
GT AG
GT A G5' 3’
PROCESSING
mRNA
C
MUTAZIONI CHE DETERMINANO LA FH
La sostituzione G > A distrugge la consensus sequence GT dell'introne 15
Ciò attiva delle consensus sequences criptiche presenti o nell'esone 15 o nell'introne 15
recettore negativo(ridotta sintesi)
G>A
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
In queste condizioni lo spicing del trascritto non è corretto e l'mRNA risultante è instabile
Nelle cellule che portano questo allele si osserva una diminuzione di mRNA per il R-LDL (1/4 delle cellule sane)
L'mRNA che viene tradotto da origine a R-LDL mutati (+ corti o + lunghi) dipendentemente dalla consensus sequence criptica utilizzata durante lo
splicing. Questi recettori sono comunque non funzionali
MUTAZIONI CHE DETERMINANO LA FH
La mutazione determina la duplicazione degli esoni 2-6 che portano a codificare un dominio di legame duplicato
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
7 kb
recettore negativo(mancato trasporto al
golgi) e recettore deficiente
HOOC
NH2
Alterazione del dominio di legame
Alterazionedellemodificazionipost-traduzionali
La proteina così tradotta a livello del RER è instabile. Viene modificata e trasportata in super-ficie con maggiore difficoltà. Viene inoltre degra-data con maggiore velocità
Sulla superficie cellulare il recettore lega le LDL con affinità e capacità diminuite (30% del wild type)
MUTAZIONI CHE DETERMINANO LA FH
La mutazione determina la generazione di un segnale di stop (nonsense) che blocca la sintesi del dominio intracellulare dell’ R-LDL.
internalizzazione deficiente
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Lys
Asn
Asn
Arg Stop
Il recettore non può più quindi interagire correttamente con la clatrina, divenendo così impossibile la sua internalizzazione
MUTAZIONI CHE DETERMINANO LA FH
La mutazione determina la sosti-tuzione non conservativa (missense) dell’aminoacido Tyr790 in Cys.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
CysTyr
internalizzazione deficiente
La proteina risultante è della lun-ghezza corretta ma, a livello citoplas-matico perde la corretta struttura 3D, non riuscendo così ad interagire con la clatrina
DIAGNOSI DELL’ FH
I sintomi non si sviluppano fino alla terza o quarta decade di vita.
Essendo però una malattia ereditaria, sulla base dell'anamnesi familiare si può procedere alla diagnosi precoce nel neonato: il sangue prelevato dal cordone ombelicale contiene concentrazioni di colestrolo totale doppie o triple (nel caso di eterozigoti) o addirittura di 6-8 volte maggiore rispetto alla norma (nel caso di omozigoti). La diagnosi è
possibile anche in epoca prenatale, sulle cellule del liquido amniotico.
Si deve quindi procedere alla diagnosi differenziale dall'ipercolesterolemia poligenica, che viene senza dubbio effettuata con
la valutazione dei recettori per le LDL in colture di fibroblasti del paziente donatore. La diagnosi deve poi essere confermata
dall'elettroforesi delle lipoproteine (aumento delle LDL) e da una trigliceridemia normale.
Si può quindi procedere all'identificazione del tipo di difetto genico con digestione del DNA del donatore con enzimi di restrizione e analisi
in southern blot .
QUADRO CLINICO DELL’ FH
L'aspetto clinico più evidente è l'insorgenza di una coronaro-sclerosi accelerata che si può manifestare già verso i trent'anni.
Il deposito di colesterolo a livello della valvola aortica può provocare una stenosi aortica sintomatica.
I pazienti omozigoti non adeguatamente seguiti muoiono preco-cemente (entro i vent'anni) per le complicanze dell'infarto.
I pazienti eterozigoti possono incorrere in infarto miocardico gia verso i trent'anni, con picco d'incidenza tra la quarta e la quinta
decade di vita.
Anche nelle donne si ha un'incidenza aumentata di infarto, ma l'età d'insorgenza è spostata di 10 anni rispetto ai maschi.
All'età di sessant'anni più dell' 85% dei pazienti ha avuto un infarto miocardico.
Sali biliari: Funzionano solo nei pazienti eterozigoti, in combinazione con la dieta abbassano i livelli di colesterolo totale del 20-30%
TERAPIA DELL’ FH
Dieta povera di colesterolo. I pazienti mostrano una caduta molto limitata (circa il 10%) dei livelli di colesterolo totale.
Hanno dimostrato essere potenzialmente cancerogeni
Il loro effetto benefico sui livelli di colesterolo plasmatico è limitato dall’attivazione della sintesi endogena di colesterolo. Per questo motivo
vengono somministrati in combinazione con laNiacina: inibisce la sintesi endogena compensatoria di colesterolo a
livello epatico, aumenta la produzione di HDL.
Centrifughe a flusso continuo (scambio plasmatico). Deve essere effettuato ogni mese, ed è per ora il trattamento elettivo per gli omozigoti
Trapianto epatico, è il più efficace, diminuisce dell'80% i livelli di colesterolo
TERAPIA DELL’ FH
colesterolo
HMG Coa
-
sali biliari
-
senza terapia
colesterolo
HMG Coa
sali biliari
+ resine sintetiche+ resine sintetiche
+ niacina
colesterolo
HMG Coa
sali biliari
Razionale dell’uso delle resine sintetiche che legano sali biliari:
Trasmissione: autosomica dominante
frequenza : 1 : 500
patogenesi : gli individui malati (sia etero- che omozigoti) sono por- tatori di mutazioni sul gene che codifica per l’apo B100 (transizione G ---> A al codone 3500, che risulta nella sostituzione dell’aa Gln ---> Arg nella corrispondente posizione della proteina.
Nella popolazione europea/nordamericana il 2-5 % dei pazienti diagnosticati con FH risultano poi essere invece affetti da FDB.
La proteina viene normalmente tradotta ed assemblata nelle LDL, ma queste risultano avere una affinità marcatamente ridotta per il recettore delle LDL presente sugli epatociti.
DEFICENZA FAMILIARE DI APO B100 (FDB)
Il quadro clinico ed anche la terapia sono assolutamente sovrapponibili a quelli visti per l’FH
mutazione dell’Apo B100 (FDB)
mutazione dell’R-LDL (FH)
Mancatainternalizzazione del colesterolo
ipercolesterolemia
Le due malattie sono praticamente indistinguibili ad una prima diagnosi
IPERCOLESTEROLEMIA DA FH E/O DA FDB
LDL
FH, FDB, ipobetalipoproteinemia
Come osservato precedentemente, mutazioni su geni che codificano per proteine diverse (ad esempio apo B100 e R-
LDL) possono determinare le stesse manifestazioni cliniche (ipercolesterolemia)
Esiste però anche il caso in cui mutazioni sullo stesso gene possono determinare manifestazioni patologiche
completamente diverse (ad esempio L’FDB e la ipobetalipoproteinemia)
Ciò è dovuto alla capacità della mutazione genica di indurre alterazioni quantitative o qualitative sulla proteina
codificata
ipercolesterolemia (FDB)
IPOBETALIPOPROTEINEMIA FAMILIARE
Gene per Apo B100
Mutazione puntiforme: Gla3500 --->Arg
proteina normalmente tradotta
Più di 20 diverse mutazioni, tra le quali frame shift, non sense
alterazioni nello splicing dell’RNA oppure generazione di peptidi non funzionali
negli ETZ: asintomaticanegli OMZ: malassorbimento di
grassi alimentari a livello intestinale
(ipobetalipoproteinemia familiare)
LDL normalmente assemblate
quantità di LDL circolanti normali
bassa affinità per R-LDL
quantità di lipidi assorbiti e trasportati normali
minore sintesi di apolipoproteine
minore quantità di LDL assemblate, basse concentrazioni di LDL e di colesterolo circolanti (<10 mg/dl)
diminuisce la sintesi dei sali biliari