Malattie da alterato metabolismo del rame

1. Malattie da alterato metabolismo del rame  Il rame, come altri oligoelementi, richiede un delicato equilibrio omeostatico per evitarne da una parte la carenza, dall�altra la tossicit�. Il rame � necessario per molti processi cellulari (respirazione mitocondriale, protezione dai processi di ossidazione, sintesi di neurotrasmettitori, formazione del connettivo, pigmentazione, amidazione peptidica, metabolismo del ferro). D�altra parte il rame in eccesso � tossico facilitando la produzione di ROS tramite la Fenton chemistry, pertanto l�assorbimento, l�escrezione e la distribuzione cellulare del rame sono finemente regolati. In caso di alterata regolazione si possono avere malattie da carenza (m. di Menkes) o da eccesso (m. di Wilson) di rame.

2. Omeostasi del rame

3. Enzimi rame-dipendenti

4. Malattia di Menkes (1962) Rara malattia X-linked recessiva del metabolismo del rame, caratterizzata da carenza generalizzata di rame, con sintomi neurologici e cutanei, dovuti alla disfunzione di enzimi rame dipendenti (cuproenzimi). Incidenza: 1/40 000 � 1/350 000 individui. Clinica. Esordio a 2-3 mesi e morte a 3 anni. Ritardo mentale, convulsioni, ritardo di crescita, ipotermia, lassit� di cute ed articolazioni, ipopigmentazione, alterazioni dei capelli (��kinky hair�� or ��steely hair��). Esistono forme pi� lievi.

5. Malattia di Menkes � patogenesi molecolare Causata da mutazioni del gene ATP7A che codifica per una ATPasi che lega e trasloca il Cu, con espressione ubiquitaria (scarsa a livello epatica). Oltre 200 mutazioni identificate (nonsense, missense, delezioni, inserzioni, splice-site). Blocco del passaggio del Cu attraverso la barriera intestinale.

6. Ciclo catalico di ATP7A/B (i) legame del Cu (ii) legame dell�ATP al Nucleotide-binding-domain (iii) idrolisi dell�ATP e fosforilazione del Phosphorylation-domain (iv) traslocazione del Cu (v) defosforilazione del Phosphorylation-domain da parte dell�Actuator-domain

7. Patogenesi molecolare di M. di Menkes e M.di Wilson CTR1 = copper transporter 1. ATOX1= ATX1 antioxidant protein 1 homolog TGN = trans-Golgi network. ER = endoplasmic reticulum

8. Malattia di Menkes Terapia con Cu (Cu-istidina) trattamento pi� precoce possibile necessit� di superare il blocco dell�assorbimento intestinale il Cu deve arrivare a livello cerebrale il Cu deve essere disponibile per la sintesi dei cuproenzimi gli effetti della terapia sono comunque modesti e la prognosi rimane cattiva

9. Malattia di Wilson (1912) Rara malattia autosomica recessiva del metabolismo del rame, caratterizzata da accumulo di rame in vari tessuti (soprattutto fegato e cervello), con sintomi epatici e neurologici Incidenza: 1/30 000 � 1/100 000 individui

10. Malattia di Wilson � patologia epatica Nelle fasi iniziali l�accumulo epatico di Cu pu� essere evidenziato solo mediante speciali tecniche di immunostaining. Si possono evidenziare macro e microsteatosi, nuclei glicogenati. Al ME allargamento e separazione delle membrane mitocondriali interna ed esterna, con allargamento degli spazi tra le creste, aumento della densit� e della granularit� della matrice, presenza di vacuoli Nelle fasi intermedie infiammazione periportale, infiltrati cellulari mononucleati, erosione della placca limitante, necrosi lobulare, fibrosi a ponte, corpi di Mallory Nelle fasi avanzate cirrosi micronodulare o mista micro-macronodulare

11. Malattia di Wilson � genetica 1993 Identificazione del gene ATP7B (cromosoma 13), ad elevata omologia con ATB7A, ma espressione prevalentemente epatica Sono state identificate pi� di 300 mutazioni: missense prevalentemente (60%), raramente delezioni, inserzioni, splice-site. La mutazione prevalente � la H1069Q (37�63% nella popolazione bianca).

12. Malattia di Wilson � patogenesi molecolare Il gene ATP7B codifica per una proteina transmembranaria che funziona come ATPasi rame-dipendente, che trasporta il Cu nel compartimento trans-Golgi e lo incorpora nella ceruloplasmina e, in condizioni di eccesso lo incorpora in vescicole che vengono eliminate con la bile. Il deficit della proteina ATP7B provoca accumulo di Cu nel fegato. Il livello sierico di ceruloplasmina � ridotto per l�accelerata degradazione della ceruloplasmina priva di Cu.

13. Tappe del metabolismo del rame nell�epatocita CTR1 = copper transporter 1, MT = metallothioneins, GSH = glutathione, Cp=caeruloplasmin, ATOX1= ATX1 antioxidant protein 1 homolog, MURR1 = mouse U2af1-rs1 region.

14. Malattia di Wilson - Clinica

15. Malattia di Wilson � diagnosi Conferma diagnostica: Test di funzionalit� epatica Dosaggio ceruloplasmina plasmatica (<0,2 g/L nel 95%) Dosaggio rame plasmatico Escrezione urinaria di rame nelle 24 ore (>100 �g per 24h) Ricerca dell�anello di Kayser-Fleischer (presente nel 98%) Biopsia epatica con dosaggio del rame (>250 �g/g peso secco) L�analisi genetica � difficile e costosa (grandezza del gene (80 kb), esistenza di numerosissime mutazioni, mutazioni nella sequenza non codificante)

16. Malattia di Wilson � diagnosi

17. Malattia di Wilson � anello di KF Colorazione brunastra del margine esterno della cornea per deposizione di rame nella membrana di Descemet

18. Malattia di Wilson � Risonanza Magnetica Nelle immagini in T1 si evidenzia bilaterale aumento di segnale nel globo pallido, putamen, mesencefalo e caudato. Nelle immagini in T2 si evidenzia bilaterale aumento di segnale nel putamen, nel caudato, nel pallido, nel talamo, nel mesencefalo, nel ponte

19. Malattia di Wilson � Risonanza Magnetica Immagini in T1 che mostrano aumento di segnale nel globo pallido (a sinistra) e nel mesencefalo (a destra)

20. Malattia di Wilson � Risonanza Magnetica Iperintensit� in T1 nel globo pallido di una pz. di 11 anni, con maggiore patologia dopo 5 anni (nonostante la terapia). Iperintensit� in T1 nel globo pallido e nel caudato di una pz. di 14 anni, con risoluzione della patologia dopo 3 anni di terapia.

21. Malattia di Wilson � Risonanza Magnetica Immagini in T2 che mostrano aumento di segnale nel caudato e nel putamen con ipointensit� centrale (a sinistra) ed aumento di segnale nel caudato e nel putamen e, in misura minore in talamo e pallido (a destra).

22. Malattia di Wilson � diagnosi Diagnosi presintomatica: Se la mutazione � stata identificata nell�affetto si pu� procedere all�analisi mutazionale nella famiglia Se la mutazione non � stata identificata si pu� procedere ad analisi di linkage (eventi di ricombinazione < 5%)

23. Malattia di Wilson � terapia Agenti chelanti Penicillamina Trientina Ammonio tetratiomolibdato* Riduzione dell�assorbimento intestinale Dieta Zinco Trapianto epatico * Riduce anche l�assorbimento